Meer tijd aan onze uiteinden doorbrengen is niet alleen een probleem voor obesitas en hartaandoeningen. De verschuiving naar een meer zittende levensstijl is waarschijnlijk ook slecht geweest voor onze botten. Een paar artikelen die vandaag in de Proceedings van de National Academy of Sciences zijn gepubliceerd, suggereren dat mensen relatief recent in onze evolutionaire geschiedenis lichtere gewrichtsbeenderen hebben ontwikkeld als reactie op veranderingen in fysieke activiteit.
gerelateerde inhoud
- Hoe een landbouwproject in Brazilië veranderde in een sociale en ecologische tragedie
- Werden oude mensen gebouwd voor boksen?
Eén studie wijst op de oorsprong van deze zwakkere botten aan het begin van het Holoceen-tijdperk ongeveer 12.000 jaar geleden, toen mensen landbouw begonnen te gebruiken. “Moderne menselijke skeletten zijn vrij recent verschoven naar lichtere - meer fragiele, als je wilt - lichamen. Het begon toen we de landbouw adopteerden. Onze voeding veranderde. Onze niveaus van activiteit zijn veranderd, ”zegt studie-co-auteur Habiba Chirchir, een antropoloog in het Smithsonian's Human Origins Program.
De tweede studie schrijft gewrichtsbotzwakte toe aan verschillende niveaus van fysieke activiteit in oude menselijke samenlevingen, ook gerelateerd aan jagen versus landbouw. Beide werken hebben implicaties voor de moderne menselijke gezondheid en het belang van fysieke activiteit voor botsterkte.
"Het licht gebouwde skelet van moderne mensen heeft een directe en belangrijke invloed op botsterkte en stijfheid", zegt Tim Ryan, een antropoloog aan Penn State University en een co-auteur van de tweede studie. Dat komt omdat lichtheid zich kan vertalen in zwakte - meer gebroken botten en een hogere incidentie van osteoporose en leeftijdgerelateerd botverlies.
Wetenschappers wisten al dat het moderne menselijke skelet langer, dunner en over het algemeen zwakker is dan dat van zijn voorgangers, maar niemand was zeker wat deze "graciliteit" heeft veroorzaakt. Eerdere studies suggereerden dat rechtop lopen meer druk uitoefent op gewrichten om lang te gaan. en mager, terwijl anderen beweerden dat een afname van lichamelijke activiteit of veranderingen in dieet achter deze skeletveranderingen zat.
Onlangs hebben wetenschappers zich gericht op trabeculair bot, het sponsachtige materiaal dat wordt gevonden aan de uiteinden van de botten die gewrichten vormen. "Denk aan het einde van een kippenbot: als je er doorheen snijdt, zie je dit netwerk van botten dat met elkaar is verweven", zegt Chirchir. Moderne mensen hebben een lagere trabeculaire botdichtheid in specifieke botten dan hun voorouders.
Sponzig bot reageert op mechanische stress, dus besloten Chirchir en haar collega's CT-scans te nemen van de handbotten van primaten, inclusief mensen, om te zien of het bot verschilde op basis van hoe de dieren bewogen. "We denken echter dat als een orang-oetan klimt, deze een andere structuur van trabeculair bot moet hebben dan knokkelaars zoals chimpansees, " zegt Chirchir.
Het team merkte op dat scans van menselijke handen er drastisch anders uitzagen dan die van hun primatenverwanten. In de CT-scans lijken luchtbellen donker tegen een witte achtergrond van botten. "De menselijke hand had heel weinig wit in vergelijking met de andere handbeenderen van primaten, " zegt Chirchir, wat aangeeft dat het ongelooflijk luchtig en licht kan zijn. "Dus dat was het opvallende." Zij en haar collega's vroegen zich af hoe de dichtheid van trabeculair bot in de rest van het menselijk skelet vergeleken met die in andere primaten en vroege menselijke voorouders.
In deze dwarsdoorsneden van het hoofd van het middenrif en het dijbeen, zie je de afname van de trabeculaire botdichtheid voortschrijdend van chimpansees (uiterst links) tot moderne mensen (uiterst rechts). ( PNAS / Chirchir et al.) Het team scande cirkelvormige doorsneden van zeven botten in de bovenste en onderste ledematen in chimpansees, Borneose orang-oetans en bavianen. Ze hebben ook dezelfde botten gescand bij moderne en vroegmoderne mensen, evenals Neanderthalers, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus en andere Australopithecines. Ze maten vervolgens de hoeveelheid wit bot in de scans tegen het totale gebied om trabeculaire botdichtheid te vinden. Het kraken van de cijfers bevestigde hun visuele vermoedens. Moderne mensen hadden 50 tot 75 procent minder dicht trabeculair bot dan chimpansees, en sommige mensachtigen hadden botten die twee keer zo dicht waren in vergelijking met die in moderne mensen.
Wanneer begon de trabeculaire botdichtheid in de menselijke stamboom te dalen? Het team ontdekte dat vroege Homo sapiens behoorlijk dicht sponsachtig bot hadden tot het late Pleistoceen of het vroege Holoceen - toen mensen een aantal belangrijke levensstijlovergangen ondergingen, zoals het verbouwen van voedsel en het fokken van vee in plaats van op jacht te gaan. Dat betekent waarschijnlijk dat de selectiedruk voor zwaardere botten begon af te nemen.
“Wat we denken dat er aan de hand is, is dat mensen minder actief werden, meer zittend. Mensen adopteerden landbouw, tamme dieren. Die vermindering van fysieke activiteit is wat resulteerde in dit lichte skelet, ”zegt Chirchir. Maar deze studie keek slechts naar één factor in trabeculair bot - dichtheid. De dikte, het volume en het oppervlak van het sponsachtige bot kunnen ons veel vertellen over hoe sterk gewrichtsbeenjes zijn. Het werk keek ook niet naar moderne menselijke voedergewassen om te zien of hun verhoogde activiteit hen sterkere gewrichten gaf. Dat is waar de tweede studie komt.
Ryan werkte samen met Colin Shaw aan de Universiteit van Cambridge om trabeculair bot te onderzoeken in archeologische specimens van vier oude menselijke groepen - twee die landbouw beoefenden en twee die foerageerden - in wat nu Illinois is. De onderzoekers concentreerden zich op het heupgewricht omdat dit belangrijk is voor het dragen van het gewicht van het menselijk skelet tijdens het lopen.
Voederaars, vonden ze, hadden dikker trabeculair bot, groter volume en lager oppervlak in hun heupen dan de boeren. De twee landbouwgroepen verschilden niet van elkaar, en "beide zittende groepen consumeerden ook een scala aan lokaal verkrijgbaar voedsel, wat betekent dat hun diëten niet noodzakelijkerwijs een tekort hadden", zegt Ryan. Dit suggereert dat voeding minder belangrijk is dan de biomechanische stress bij lange afstanden en jagen op menselijke heupen.
Op basis van microCT-scans hebben Ryan en Shaw deze 3D-weergaven van het hoofd van het dijbeen gemaakt van een landbouwer (onderaan) en een jager-verzamelaar (bovenaan). Deze weergaven hielpen hen bij het bepalen van het volume van sponsachtig bot in delen van de femurkop. (Met dank aan Timothy M. Ryan) 
Op basis van het werk van Ryan en Shaw hebben relatief zittende menselijke landbouwers (rechts) lichter gebouwde skeletten in vergelijking met meer mobiele foragers (links). 2D-microCT-beelden door de kop van het dijbeen, waar het aansluit op het heupgewricht, vertonen verschillen in botstructuur. (Met dank aan Timothy M. Ryan) Hoewel Chirchir erop wijst dat ze factoren zoals voeding of ziekte niet kunnen uitsluiten, wijzen beide onderzoeken op lichamelijke activiteit als de drijvende factor achter deze veranderingen in onze skeletten. Ze merkt ook op dat fysieke activiteit onze skeletten kan veranderen in de loop van de evolutionaire geschiedenis en in ons eigen leven. Dat is belangrijk voor degenen onder ons die in een geïndustrialiseerde omgeving leven, waar we veel tijd doorbrengen op het werk en thuis. Gevallen van osteoporose komen vaker voor op dergelijke locaties, en bij patiënten met osteoporose heeft trabeculair bot het grootste risico op feiten.
"Mensen kunnen een robuuste trabeculaire botstructuur hebben, vergelijkbaar met wat wordt gezien bij levende niet-menselijke primaten, als ze gedurende het hele leven passende niveaus van fysieke activiteit uitoefenen", zegt Ryan. Dat kan heupfracturen snijden gerelateerd aan botverlies met de leeftijd. Dus misschien zouden we in plaats van te eten als vroege mensen, moeten oefenen zoals zij.
