人类为什么会进化出足弓？

新研究证实，人类独特的移动能力与足部的横弓有关。一百多年来，进化生物学家一直对人类的足部叹为观止：它们不仅精巧的设计，而且能让直立行走毫不费力。比如，短短的脚趾带来了长距离奔跑的能力。2月26日《自然》杂志的一篇论文把目光投向了其中的一部分：足弓，即凸向上方的弓形结构，它在人类活动过程中发挥的作用比之前想象的更大。图：哥伦比亚麦德林，少年们正在练习花样游泳。摄影：KIKE CALVO, NAT GEO IMAGE COLLECTION

专家表示，这一发现加深了我们对足部生物力学的了解，科学家可以据此制造出更精确的机械肢和假肢，骨科医生能更好地治疗足部疾病，设计师也许会带来更好的鞋子设计。来自美国、日本和英国的研究团队表示，现代人类足部40%的刚度来自一种被称为“跗骨横弓”的结构，而它的作用以前被低估了。图：在法国的一座庄园里，当地人正在再现古法酿酒的过程。摄影：BRIAN FINKE, GETTY IMAGES VIA NAT GEO IMAGE COLLECTION

研究首席著者、耶鲁大学的机械工程和材料科学助理教授Madhusudhan Venkadesan说：“我们很惊讶它会有这样的效果。关于脚的形状与刚度的关系，一直有不少争议，但主要集中在内侧纵弓（从球状部位到脚跟的一道长弧）。”图：在塞内加尔胡安·安东尼奥·萨马兰奇体育馆非洲奥林匹克中心，足球赛即将开始。摄影：TINO SORIANO, NAT GEO IMAGE COLLECTION

足弓弯曲与足部刚度之间的关系很好理解，想象你手里抓着一张一美元纸币。把它铺平，稍微卷一下长边，让中间弯曲起来，像一条管道或公路隧道。这样就形成了一个纵向的拱形，用手指推推这个拱形的中央，你会感觉到有某种阻力或刚度。Venkadesan的团队希望证明，我们的足部也存在相似的原理；这也解释为什么披萨叠起来后，会不那么松软。图：在新加坡植物园，一群中年人正在锻炼身体。摄影：CORY RICHARDS, NAT GEO IMAGE COLLECTION

不出所料，横弓的出现是直立行走的重要一环。横弓在其他古人类身上出现的时间，比现代人类脚踏大地要早300多万年。接下来是内侧纵弓，准确地说，它出现在180万年前。这对组合带来了必要的刚度，跑马拉松和跳跃因此成为可能。图：主动式踝关节假肢里的电动弹簧可以像真腿一样运动。摄影：MARK THISESSEN, NAT GEO IMAGE COLLECTION

Lichtwark与他人合著的论文发表在《自然》杂志上，他表示，这项研究对于足部保健有着实际意义，包括设计机械肢和假肢，解释为什么矫形外科手术可以减轻一些病人的痛苦，却对另一些人无效。未来，鞋店的员工可能只要扫描一下你的脚，就能根据整体结构给出适合你的个性化推荐。图：时代广场，黄色出租车、红色高跟鞋和女人的腿组成了一道风景。摄影：TINO SORIANO, NAT GEO IMAGE COLLECTION