Un resorte extra ayudó a los humanos a correr y caminar erguidos
Un equipo internacional de cientÃficos ha demostrado que los humanos podrÃan haber desarrollado un arco en forma de resorte para ayudarnos a caminar sobre dos pies.
Los investigadores que estudian la evolución de la marcha bÃpeda han supuesto durante mucho tiempo que el arco elevado del pie nos ayuda a caminar actuando como una palanca que impulsa el cuerpo hacia delante. Pero un equipo mundial de cientÃficos ha descubierto ahora que el retroceso del arco flexible recoloca el tobillo en posición vertical para caminar con más eficacia.
Los efectos en la carrera son mayores, lo que sugiere que la capacidad de correr con eficacia podrÃa haber sido una presión selectiva para un arco flexible que hiciera también más eficaz la marcha. Este descubrimiento, presentado en 'Frontiers in Bioengineering and Biotechnology', podrÃa incluso ayudar a los médicos a mejorar los tratamientos de los problemas de los pies de los pacientes actuales.
"Al principio pensábamos que el arco elástico ayudaba a elevar el cuerpo para dar el siguiente paso --explica la doctora Lauren Welte, primera autora del estudio y ahora en la Universidad de Wisconsin-Madison--. Resulta que, en lugar de eso, el arco en forma de muelle retrocede para ayudar al tobillo a levantar el cuerpo".
La evolución de nuestros pies, incluido el arco medial elevado que nos diferencia de los grandes simios, es crucial para la marcha bÃpeda. Se cree que el arco proporciona a los homÃnidos más fuerza de palanca al caminar erguidos: el mecanismo no está claro, pero cuando el movimiento del arco está restringido, correr exige más energÃa.
El retroceso del arco podrÃa hacernos corredores más eficientes, impulsando la masa central del cuerpo hacia delante o compensando el trabajo mecánico que de otro modo tendrÃan que hacer los músculos.
Para investigar estas hipótesis, el equipo seleccionó a siete participantes con diferente movilidad del arco plantar, que caminaron y corrieron mientras sus pies eran filmados por cámaras de captura de movimiento de rayos X de alta velocidad. Se midió la altura del arco de cada participante y se tomaron imágenes de su pie derecho.
Los cientÃficos crearon modelos rÃgidos y los compararon con el movimiento medido de los huesos del pie para comprobar el efecto de la movilidad del arco en las articulaciones adyacentes. También midieron qué articulaciones contribuÃan más al retroceso del arco y la contribución del retroceso del arco al centro de masa y a la propulsión del tobillo.
Aunque los cientÃficos esperaban que el retroceso del arco ayudara a la palanca rÃgida del arco a levantar el cuerpo, descubrieron que un arco rÃgido sin retroceso hacÃa que el pie abandonara el suelo antes de tiempo, lo que probablemente disminuÃa la eficacia de los músculos de la pantorrilla, o inclinaba los huesos del tobillo demasiado hacia delante.
La inclinación hacia delante refleja la postura de los chimpancés al caminar, en lugar de la postura erguida caracterÃstica de la marcha humana. El arco flexible ayudó a recolocar el tobillo en posición vertical, lo que permite que la pierna se despegue del suelo con mayor eficacia. Este efecto es aún mayor al correr, lo que sugiere que la eficiencia de la marcha puede haber sido una presión evolutiva a favor del arco flexible.
Los cientÃficos también descubrieron que la articulación entre dos huesos del arco medial, el navicular y el cuneiforme medial, es crucial para la flexibilidad del arco. Los cambios en esta articulación podrÃan ayudarnos a rastrear el desarrollo del bipedismo en el registro fósil de los homÃnidos.
"La movilidad de nuestros pies parece permitirnos caminar y correr erguidos en lugar de agacharnos o dar el siguiente paso demasiado pronto", explica el doctor Michael Rainbow, de la Queen's University (Canadá) y autor principal del estudio.
Estos hallazgos también sugieren vÃas terapéuticas para las personas cuyos arcos están rÃgidos debido a lesiones o enfermedades: apoyar la flexibilidad del arco podrÃa mejorar la movilidad general.
"Nuestro trabajo sugiere que permitir que el arco se mueva durante la propulsión hace que el movimiento sea más eficaz --afirma Welte--. Si restringimos el movimiento del arco, es probable que se produzcan los cambios correspondientes en el funcionamiento de las demás articulaciones".
"En esta etapa, nuestra hipótesis requiere más pruebas porque necesitamos verificar que las diferencias en la movilidad del pie en toda la población conducen a los tipos de cambios que vemos en nuestra muestra limitada --subraya Rainbow--. Dicho esto, nuestro trabajo sienta las bases de una nueva y apasionante vÃa de investigación".
