Illustration af Sam Woolley
Mennesker kan have stor, knoldet hjerner, men når det kommer til ren muskelkraft, vi er ofte betragtes som den svageste af de store menneskeaber. Selv chimpanser, der er betydeligt mindre end os, udviser niveauer af styrke, der er praktisk taget super-menneskelige af vores standarder. Ny forskning viser, i hvilken grad vores primat fætre er stærkere end os—og hvorfor deres små kroppe pack sådan en imponerende punch.
Pund-til-pund, chimpanser er 1,5 gange stærkere end mennesker, ved at trække og hoppe opgaver, ifølge ny forskning offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences. Denne styrke er ikke resultatet af en chimpanse fysiske form, dens vifte af bevægelse, eller et nyligt opdaget dedikation til bænkpres og deadlifts, men i stedet et produkt af, hvordan fibrene i chimp muskler er fordelt. Fordi chimpanser er vores nærmeste-levende primat i forhold disse resultater giver nye indsigter i den menneskelige udvikling—og hvorfor er vi er så svæklinge.
Forskere har kendt om chimpanse styrke i temmelig lang tid nu, dokumentere bedrifter “super styrke” i både naturen og i fangenskab chimpanser. Forskere har brugt trække og hoppe eksperimenter for at sammenligne chimpanse og menneskelig muskel styrke, da de 1920’erne, men de har kæmpet for at forstå de fysiologiske og mekaniske årsager til de observerede forskelle.
Hvorfor de er så stærke, det er et lettere spørgsmål at besvare. Deres ekstra styrke giver mening ud fra et evolutionært perspektiv; at chimpanser er tilpasset til skov liv, klatre i træer og levende blandt de filialer. Mennesker, på den anden side, forladt skoven for lang tid siden—en ændring af indstilling, der kræves forskellige fysiske og kognitive tilpasninger. Over tid, har vi bliver mindre afhængige af muskelkraft for vores overlevelse, mens chimpanser har bevaret deres træ-klatring, gren-og svingende styrke.
I 2014, har forskere opdaget, at chimpanse muskel har unikke egenskaber, der påvirker deres el-produktion kapaciteter. Den nye PNAS undersøgelse, ledet af Matthew O ‘ Neill fra University of Arizona, piggybacks fra denne tidligere forskning, at tage et nærmere kig den faktiske biologi og mekanik af chimpanse muskelvæv, og sammenligne muskelstyrke i mennesker og chimpanser.
“Vores arbejde er den første detaljerede undersøgelse af biologi og mekanik af chimpanse muskelvæv,” O ‘ Neill fortalte Gizmodo. “Vores resultater viser, at den væsentligste forskel mellem chimpanse og menneske muskel er i fiber distribution, med chimpanser, der har en langt større brøkdel af hurtige fibre end mennesker, den gennemsnitlige,” tilføjer, at “alle vores målinger af chimpanse muskel er nye.” For den undersøgelse, muskelfibre blev indsamlet fra tre unge mandlige chimpanser.
Ud over gennemgang af forskningen på dette område mellem 1944 og 2014, har forskerne anvendt numerisk modellering og simulering til at bestemme effekten af fiber fordeling på chimps’ forskellige muskler. “Modellering-simulering stykke tilladt os at sætte op beregningsmæssige eksperimenter, der efterlignede, hvordan en muskel i benet eller armen, vil opføre sig under en maksimal hoppe og træk,” sagde O ‘ Neill.
Analyse af tidligere eksperimentelle undersøgelser har vist, at chimpanser, i gennemsnit klarer sig bedre end mennesker med en faktor på ca 1,5 i at trække og hoppe opgaver. Edb-modeller, som kombinerede de eksperimentelle data med simuleringer, viste, at den maksimale kraft og effekt af chimpanse muskler er 1.35 gange højere i a end menneskelige muskler af samme størrelse. Dette er primært på grund af den chimpanse er højere hurtige ryk fiber indhold, som giver høj styrke og magt, men lavere udholdenhed. Chimpanse muskel består af cirka 67 procent fast-twitch fibers, i forhold til omkring 40 procent i mennesker.
Vigtigere er, at styrke disse foranstaltninger er baseret på, hvad forskere kalder “masse specifik muskel performance.”
“”Masse-specifik’ er [en] vigtigt [punkt] til at blive klar på,” sagde O ‘ Neill. “Det er fordi, de fleste mennesker vil tænke på styrke i absolutte tal. Hvis du går tilbage og ser på alle de data, der i de tidligere undersøgelser, i mange tilfælde mennesker trække en tilsvarende mængde masse, eller hoppe med lignende effekt som chimpanser i absolutte tal. Men mennesker har også en tendens til at være større end chimpanser i disse undersøgelser, så vi højde for denne forskel ved at dividere kraft eller magt, som body mass. Dette giver os en slægtning eller, mere specifikt, en “masse-specifikke” måling af kraft eller effekt.”
Med andre ord, at chimpanser kan trække flere ting og hoppe med mere magt end mennesker, når vores forskelle i størrelse er tegnede sig for en typisk voksen chimpanse vejer omkring 100 pund).
I form af den virkelige verden anvendelser af styrke—et problem, der taler til den evolutionære grunde til disse forskelle—chimpanser er uden tvivl mere dygtige til at klatre, og du navigerer træer, end vi er, som O ‘ Neill siger krav “betydelige muskel kraft og magt.” Mennesker, på den anden side, de bruger meget mindre energi under gang og kan løbe mange dyr, herunder chimpanser (godt at vide). “Men hvis vi sammenligner æbler-til-æbler, mennesker virkelig er bedre end chimpanser i enhver aktivitet, der involverer gå eller løbe på to ben.”
Disse fysiske forskelle opstået i løbet af de sidste syv til otte millioner år, som mennesker migreret væk fra skovene og mod tobenet liv på jorden. Den deraf følgende tab i maksimal kraft og effekt blev opvejet af gevinster i udholdenhed og evnen til at udføre monotone, lav-energi-bevægelser (såsom udforme sten til redskaber). Hvad mere er, som hominins overgik til en jæger-samler tilstand af eksistens, selectional pres for kognitive færdigheder frem, hvilket resulterer i en større hjerner og en mindre afhængighed af fysisk styrke.
Stadig, i betragtning af verden lige nu, ser ud som om vi fik den korte ende af stokken.
[Proceedings of the National Academy of Sciences]