研究表明人类的肩膀和手肘最初是作为攀爬类人猿的刹车进化而来的
达特茅斯的研究人员报告说，猿和早期人类进化出了比猴子更灵活的肩膀和肘部，以安全地走出树木。对于早期人类来说，这些多功能的肢体对于采集食物和部署狩猎和防御工具是必不可少的。信用:卢克范宁，达特茅斯
（化石网cnfossil.com）据达特茅斯学院：旋转的肩膀和伸展的肘部使人类能够够到高架子或与朋友一起投球，这可能首先是作为我们灵长类祖先的自然制动系统而进化的，他们只需要离开树木而不会死亡。
达特茅斯的研究人员报告说，类人猿和早期人类可能进化出了自由活动的肩膀和灵活的肘部，以减缓重力牵引他们较重身体时从树上落下的速度。这篇名为“猿前肢形态的下降和进化”的论文发表在《皇家学会开放科学》上。
研究人员说，当早期人类离开森林来到长满草的稀树草原时，他们多才多艺的肢体对于收集食物和部署狩猎和防御工具是必不可少的。
研究人员使用运动分析和统计软件来比较他们拍摄的黑猩猩和小猴子在野外攀爬的视频和静止画面。
他们发现黑猩猩和白眉猴爬树的方式相似，肩膀和手肘大多弯向身体。然而，当爬下来时，黑猩猩会将手臂伸过头顶抓住树枝，就像一个人下梯子一样，因为他们更大的体重会将他们拉向臀部。
该研究的第一作者、达特茅斯大学生态、进化、环境和社会项目的研究生卢克·范宁(Luke Fannin)表示，这些发现是首批确定猿和早期人类进化中“下降”意义的发现之一，这些猿和早期人类在基因上彼此之间的关系比猴子更密切。
范宁说，现有的研究已经观察到黑猩猩攀爬和导航树木——通常是在实验装置中——但研究人员从野外获得的大量视频使他们能够检查动物的身体如何适应攀爬。
范宁说:“我们的研究提出了向下弯曲的想法，这是一个被低估的，但却是猴子和猿之间解剖差异中非常重要的因素，这种差异最终会在人类身上体现出来。”“鉴于类人猿和早期人类的体型，向下攀爬是一项重大的身体挑战，因为有摔倒的风险，他们的形态会通过自然选择做出反应。”
“长期以来，我们的领域一直在思考猿类爬树的问题——文献中基本上没有关注它们如何从树上下来。达特茅斯大学人类学教授兼主席、研究合著者杰里米·德西瓦说:“我们忽略了这种行为的第二部分。
“第一批猿类在2000万年前在分散的森林中进化，它们会爬上一棵树获取食物，然后再下来继续下一棵树，”德西瓦说。
“从树上下来会面临各种新的挑战。大型类人猿不能摔倒，因为这可能会杀死或严重伤害他们。自然选择会青睐那些允许他们安全下降的解剖结构。”
德西瓦说，祖先猿类遗传下来的灵活的肩膀和手肘可能会让南方古猿等早期人类在夜间安全爬树，并在白天毫发无损地下来。
一旦直立人可以用火来保护自己免受夜间掠食者的攻击，人类的肩膀就会变得更宽，能够成90度角，再加上自由活动的肩膀和肘部，这使我们的祖先能够用长矛进行出色的射击(猿类无法准确投掷)。
“这是同样的早期猿类解剖学，只是做了一些改动。现在你有了可以投掷长矛或石块来保护自己不被吃掉或者杀死东西给自己吃的东西。这就是进化的作用——它是一个伟大的修补者，”德西瓦说。
“从树上爬下来为几百万年后进化的东西奠定了解剖学基础，”他说。“当NFL四分卫投掷足球时，这一运动都要归功于我们的猿类祖先。”
范宁说，尽管黑猩猩缺乏优雅，但它们的手臂已经适应了确保动物安全到达地面——它们的四肢与现代人非常相似。
研究人员使用运动分析软件来比较黑猩猩和白眉猴的攀爬动作。他们发现，由于浅而圆的肩关节和缩短的肘关节与人类相似，黑猩猩在向下攀爬时通过将手臂完全伸过头顶来支撑更大的重量。白眉猴的体型更像猫或狗，它们的柔韧性较差，在爬上爬下时，肩膀和肘部的位置大致相同。信用:卢克范宁，达特茅斯
“这是我们来自的模板——对于我们的早期祖先来说，向下走可能也是一个更大的挑战，”范宁说。“即使人类变得直立，有能力上升，然后下降，一棵树对于安全和营养也是非常有用的，这就是生存游戏的名字。我们被改造了，但是我们猿类祖先的特征仍然保留在我们现代的骨骼中。”
研究人员还分别利用哈佛大学和俄亥俄州立大学的骨骼标本研究了黑猩猩和白眉猴手臂的解剖结构。范宁说，和人类一样，黑猩猩也有一个浅球窝肩，虽然更容易脱臼，但允许更大范围的运动。像人类一样，黑猩猩可以完全伸展他们的手臂，这要归功于肘部后面的骨头长度减少，即所谓的鹰嘴突。
白眉猴和其他猴子的体型更像猫和狗等四足动物，有着深梨形的肩关节和带有突出鹰嘴突的肘部，使关节类似于字母l。虽然这些关节更稳定，但它们的灵活性和活动范围更有限。
研究人员的分析表明，黑猩猩在下降过程中肩膀的角度比向上爬时大14度。当从树上下来时，他们的手臂在肘部向外伸展的角度比向上时多34度。当白眉猴爬树时和爬树时，它们肩膀和肘部的角度只有很小的不同——4度或更小。
“如果猫会说话，它们会告诉你爬下来比爬上去更棘手，许多人类攀岩者都会同意这一点。但问题是为什么这么难，”研究合著者、查尔斯·汉森人类学教授、范宁的顾问纳撒尼尔·多米尼说。
“原因是你不仅要抵抗地心引力，还要减速，”多米尼说。“我们的研究对于解决野生灵长类动物如何爬上爬下的正式测量这一理论问题非常重要。我们发现了猴子和黑猩猩之间的重要差异，这可能解释了为什么类人猿的肩膀和肘部进化出了更大的灵活性。”
合著者玛丽·乔伊(Mary Joy)与范宁一起领导了这项研究，她的本科论文于2021年毕业于达特茅斯大学(Dartmouth ),她在审查德西瓦拍摄的黑猩猩视频时，注意到了动物下树的方式与上树的方式之间的差异。
“它非常不稳定，只是轰然倒下，所有的东西都在飞。这是一种非常可控的坠落，”乔伊说。“最后，我们得出结论，黑猩猩下树的方式可能与体重有关。更大的动量可能会消耗更少的能量，与做小而受限的运动相比，它们更有可能安全到达地面。”
但作为一名越野跑者，Joy知道在短片中缓慢滑下斜坡的痛苦感觉，而不是在重力的作用下沿着道路飞奔，她的腿向前伸出，在每一步结束时抓住她。
“当我下坡时，我走得越慢，限制我的运动，我就越感到疲劳。我很快就明白了。没有人会认为黑猩猩从树上爬下来的速度和放弃会是更重的灵长类动物的首选方法，但我的经验告诉我，这更节能，”她说。
“人类的运动是进化妥协的杰作，”乔伊说。“这种始于类人猿的活动范围的扩大最终对我们非常有益。失去它有什么好处呢？如果进化选择了活动范围较小的人，这会带来什么好处？我看不出失去它有什么好处。”
