人類在進化中得到了不少資源,獲得了不少優勢,但在進化的過程中也相應地會付出一些代價,畢竟沒有完美平衡的進化選擇。
直立行走便是很明顯的一個優勢,但它帶來的缺陷也讓人痛苦不堪。
當我們的祖先進化出直立行走後,類人猿的優勢便逐漸體現出來,更高的視野範圍,能夠更加清楚地看見潛在的威脅。
人類膝關節在進化中的表現……糟糕
解放出來的雙手可以做更多的事情,如今我們已不再需要借助上肢的力量來幫助行走。
漫長的進化之旅最終讓人類獲得了直立行走和奔跑的能力,這也使得人類能夠做出更加複雜的運動和行為。
當然了,這一切也不是沒有代價。
随着年齡的增長,這種進化的優勢開始轉變為缺陷。
膝關節長期疼痛的背後則是骨關節炎的表現,并且在人類社會變得日益豐富的今天,骨關節炎也不再是老年人的專屬。
它也會更常出現在運動員、潮濕寒冷等地區的人們身上。
2020年在《細胞》上有一篇論文,闡述了人類膝關節軟骨細胞調節的進化選擇和約束影響骨關節炎風險,研究人員探尋了這些複雜關節在遺傳特征中的可能性。
相關研究表明,參與關節發育的“調節開關”也在其中發揮着作用。
在部分遺傳性疾病中,全球至少有2.5億人受到這種疾病的折磨。
實驗模型中的膝蓋風險
從進化的角度來看,人類從樹上來到地面,四肢行走變為直立活動,整個軀幹的重量和運動勢能幾乎都轉移到了兩條腿上。
這也使得我們全身的發力也相應地受到了改變,重量通過臀部和膝蓋傳遞到腳踝,關節中的細胞核關節形狀必須改變,以此适應新的力量變化。
然而受早期靈長類動物膝關節的限制,盡管人類進化出了雙足膝關節,但是整個形态實際上受到了限制。
換句話說,人類自身的生理結構沒能跟上這種進化,本質來講這是一種有缺陷的進化。
人與猿類的受力分析
在這段進化中,人類隐藏在膝蓋肌腱中的一小塊骨頭開始消失。
如今一項新的研究發現,這種曾經被人類“淘汰”的器官,如今又重新出現。
新的研究表明,位于膝蓋肌腱部位的“法貝拉”(fabella,拉丁語為“小豆子”的含義)又出現在了人體中。
這是在腓腸肌外側頭肌腱,位于股骨外側髁後面。
不過這部分器官科學家并不清楚是什麼時候消失在人科身上。
或許是在5~7百萬年前消失,又或者是在人類最近的進化過程中重新出現。
惱人的籽骨從它的功能和在人體的生理結構中來看,它屬于籽骨,并在骨骼作用中起到輔助骨作用,現在大約有39%的人在這部分存在解剖變異。
籽骨本身是沒有問題的
籽骨遍布我們全身的關節,除了膝蓋部位,還有腕部、手指,以及足部。
所以我們很明顯的可以看出,類似的籽骨大多與靈活度很高的關節有關,并且參與了許多運動過程。
通常來講,這些骨骼會因機械應變作用形成,或者本身就能作為正常變體存在。
而髌骨中的籽骨則是人體内最大的一塊。
它的作用就像滑輪一樣,可以為肌腱提供一個光滑的表面滑過,以增加肌腱傳遞肌肉力量的能力。
足部關節的籽骨更多,更細緻
或許從籽骨本身來看,它的存在并不是什麼壞事。
但要注意的是,原本它是作為我們四足行走的祖先中骨骼的一部分,确實能夠幫助它們更好的運動。
但是重新回歸而來的籽骨可不是什麼好事情。
前面我們也提到了,它會出現在膝蓋肌腱中,這也就意味着,一旦生長出這樣的籽骨,那麼膝蓋疼痛便會找上門來。
隐藏在膝蓋肌腱中的小骨頭
人類在長期的進化中,膝關節的運動能力和生理結構已經和遠古時期的人類大為不同,因為這部分器官在今天看來是完全多餘的。
而它在早期又被人們當作骨贅,這是一種沿關節邊緣形成的外生骨疣。
骨贅的形成多是因受損關節表面積的增加而出現,尤其在關節炎中最為明顯。
由于骨贅在骨節邊緣形成了凸起,盡管它很微小,但仍然會對關節的運動能力帶來限制,并引發相應的疼痛。
骨贅的實際表現
籽骨的表現和骨贅類似,不過膝蓋籽骨的出現則更加複雜。
帝國理工大學在了解了《解剖學雜志》中有關于21000多篇的相關研究,其中有超過21個國家在過去150年裡的21676個膝蓋生理學。
研究表明,在1918年的時候,此時世界人口隻有11.2%擁有“法貝拉”骨,但到了今天,數據變成了39%,增長了3.5倍。這意味着什麼?
膝關節處日益突顯的籽骨問題
我們先來看看相關研究中的論述及其調查,《解剖學雜志》中關于法貝拉骨的增長率研究,科學家們做了較為細緻的調查。
在已經收集到的106人的病理報告中,科學家通過對數據整合,并采用了貝葉斯模型統計。
實驗表明,所有腓骨籽骨均位于腓腸肌外側頭,除了髌骨外,膝部沒有其他地方存在籽骨。
在另外的56名“法貝拉”骨病例中,雙側發病比單側發病更普遍,其中女性雙側對比單側發病相同,男性雙側發病比單側發病更高。
研究中的人群樣本
而在全球人口統計調查中,亞洲地區以中國和日本的發病率較高。
而在身高與病率對比中,相關的聯系性并不大,或者說沒有直接相關性。
此外,科學家認為,由于人體骨骼在人類早期的成長過程中,骨化會在成年後結束。
因此在人體發育的早期階段,法貝拉骨的啟動時間是完全可變的。
男性與女性的患病表現
而在環境方面,科學家推論患病率的增加可能是由于激素或表觀遺傳的轉變。
例如20世紀中期以來,塑料的使用大範圍增加。
塑料如今已被證明會影響人體的生長和發育,比如塑料中的化學物質會破壞脊椎動物和其他動物的激素通路。
因此,科學家們相信,塑料可能已經影響了人類骨骼的生長和發育,并導緻“法貝拉骨”患病率的增加。
如果它具備激素或者表觀遺傳,那麼在這一假設中,它的表現應該是系統性的,且會影響人體中所有的籽骨。
小腹側視圖的籽骨
膝蓋之痛為了驗證該想法和推論,科學家們又對人類手部的籽骨患病率進行了調查。
從1892年開始至今,科學家調查了6個籽骨和足部四個籽骨的患病率時間變化。
前面我們提到,籽骨會受到機械應力影響,這在關節中很常見。
比如關節部位的壓力、摩擦或者應力。
因此關節的機械負荷變化可能會增加法貝拉骨病率增加,但科學家随即否定了運動學在籽骨生理中的表現。
足部籽骨應力變化在過去的統計數據表現
首先在過去100年裡,全世界的人群都不太可能開始以始終不同的方式去改變下肢的活動。
其次在于人在一生中所經曆的機械負荷大小與今天出現的法貝拉骨病沒有直接相關性。
而目前的研究證明,法貝拉骨主要存在與兩種群體中——
奧林匹克級的運動員和非專業人士及不活躍個體,後者多為胎兒、老年人。
年齡與發病間沒有直接相關性
西班牙塞維利亞國際運動醫學診所在2020年的一篇研究指出,精英遊泳運動員會比一般人更容易出現法貝拉綜合征。
相關的臨床案例表明,這位高水平的200米蝶泳運動員在訓練和比賽過程中出現了左膝後外角疼痛。
最終疼痛阻礙了訓練,不得不進行手術。
不少臨床案例以及實驗分析證明,法貝拉骨如果被切除也不會對人體造成不良的機械效應影響。
這一點有别于其他哺乳類動物。
來自西班牙的臨床病例檢查圖像
最後,我們要說明的則是整個問題,法貝拉骨對人類來講意味着什麼?
在過去100年裡,肌肉質量和骨骼長度的全局變化可能是原因所在。
科學家認為,如今全球生産力已經超越20世紀以前,人類的飲食質量和營養水平普遍得到提高,這使得人類更接近于實現遺傳潛力。
如今的人類在生理上表現得更重、更高、肌肉量也更大,而胫骨長度的增加可能導緻更大的力臂作用傳遞至膝蓋和肌腱上。
另外還有更加強壯的腓腸肌力量的增加,這可能是産生啟動給籽骨骨化所需要的機械刺激。
由于相關因素不能解釋胎兒在軟骨纖維中的高患病率,因此相關樣本表明這與身高沒有關聯性。
簡單來講,人類變強了,骨骼受到的壓力更大了,因此潛藏的骨骼表達被激活。
這也從側面說明,為什麼男性與女性在法貝拉骨的發病表現中會有不同。
很大程度上是因為男性有着比女性更強壯的四肢,因此在骨骼的機械應力承受中,男性會有更高的發病率。
從負面作用來講,法貝拉骨會影響頂級運動員的表現能力。
而在普通人中,随着年齡的增長,出現法貝拉骨的人群會承受更高的膝蓋關節病變的風險。
同時關節炎帶來的疼痛會更加劇烈。
研究表明,如果長有法貝拉骨的人群,在關節炎發病率表現中會是正常人的2倍。
保護我們的關節很重要
未來我們或許應該更加注重身體的變化,以及運動能力的表現。
如果身體有不适,或許我們應該停下來歇一歇。
而在日常生活中,多注意關節的保護則顯得更加重要。
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