动物界中独一无二的屁股从何而来?都是臀大肌的功劳

2018年5月18日09:00:45 发表评论

动物界中独一无二的屁股从何而来?都是臀大肌的功劳

或许臀大肌的大小也会受到我们祖先在寻找潜在伴侣时的偏好影响,他们就觉得屁股越大越有吸引力

这一肌肉丰满——有时候还长满毛发——的部位,往往还有着滑稽、色情或庸俗的功能。那么,屁股是从何而来?它们之所以呈现这样的形状,目的是什么呢?

近日gizmodo网站的问答栏目请到了几位专家,他们在职业生涯中因为这样或那样的原因,对屁股的演化史和如今人类屁股的生物学有一定研究。这是一个始于3亿5千万年前的故事,当时的生物还长着原始的大尾巴,经过蜿蜒曲折的漫长演化,终于形成了你现在坐着的、主要由肌肉组成的“人类工程学”屁股。

贾森·伯克(Jason Bourke),古生物学家、解剖学助理教授,任职于纽约理工学院骨科医学学院(位于阿肯色州)

我们称为“人类屁股”的结构由臀肌组成,包括臀小肌、臀中肌和臀大肌。在这三种臀肌中,臀大肌构成了人类臀部的标志性形状。它起于我们的上髂骨(位于骨盆中髋骨的后半部),一直向下延伸到我们的尾骨。臀大肌附着于股骨(大腿骨)的顶部,是我们大腿主要的伸肌(骨骼肌的一种,在收缩时保持关节挺直、伸展的状态),在跑步、爬楼梯、从坐姿站起时是主要的动力来源。当我们进行大幅度的动作改变,或者需要快速移动大腿时,就得主要借助臀大肌的力量。这也是短跑运动员和举重运动员的臀部往往圆而坚挺的原因。

由于臀大肌连接的距离相当短,而在移动大腿时需要产生极大的力量,因此臀大肌变得非常大。然而,又由于受到空间的限制,臀大肌纤维需要向外扩展。在重力作用下,臀大肌的下垂造就了我们标志性的臀部形状。

就人类这一物种而言,屁股的形状是独一无二的。当我们从四足猿类演化为双足猿类时,我们的骨盆经历了剧烈的变化,以支撑整个躯干的重量。这一过程需要我们臀部的许多肌肉重新定向,最终使臀大肌处于非常奇怪的位置,看起来几乎是挂在我们的骨盆上。很少有其他哺乳动物具有像我们所说的“屁股”。就拿马来说,它们身体后部也发育得非常丰满。和人类一样,发达的臀肌也是马发育出浑圆屁股的原因。然而,与人类不同的是,马屁股演化成这一形状是通过其他臀肌——主要是臀中肌——的扩张。事实上,对大多数哺乳动物来说,较大的臀中肌才是标配。人类之所以发展出独特的臀大肌,无疑是为了满足奇特行走方式的生理学需要。

弗朗索瓦·塞里恩(Francois Therrien),加拿大皇家蒂勒尔博物馆恐龙古生物学馆长

大约3.5亿年前,第一只在陆地上行走的四足动物长着大大的尾巴。它们的尾部肌肉之一——尾骨肌——连接着尾巴基部和大腿骨(股骨),曾经在它们的水族祖先身上用于游泳的尾部肌肉,如今用来向后拉动后肢,进而帮助这些动物向前行走。经过漫长的演化,这一肌肉保留在许多后来的动物身上,并且仍然被如今活跃的大量动物——如两栖动物和爬行动物——所使用。这些动物通常具有长而大的尾巴,因为它们非常依赖尾骨肌爬行。

然而,在大约3亿年前,一类称为合弓纲(synapsids,也被称为兽形纲)的动物——现在哺乳动物的祖先——身上发生了新的改变。对这些动物来说,尾巴的重要性降低,它们开始用另外一组肌肉来帮助运动,即臀肌。这些肌肉连接了骨盆和大腿骨,而不会附着到尾巴上。在数百万年的时间里,合弓纲动物的尾巴演变得越来越小,最终尾骨肌不再与行走有关(在2亿多年前哺乳动物首次出现的时候,尾巴与它们的身体相比已经非常小,而且不再与运动有关),而臀肌的体积越来越大,最终形成臀部。

随着600万年前第一批人类祖先演化出双足站立的姿态,这些灵长类的行动已经不再使用前肢,而不得不完全依靠后肢直立行走。这种转变意味着所有用于前进(比如行走)的力量必须完全由臀肌产生,而臀肌也因此变得体积更大,更加突出。此外,还有一些用于“缓冲”的脂肪垫,使臀部肌肉不会在行走或坐着的时候因为摩擦髋骨而损伤,这样就演化出了真正的“屁股”。

所以,这就是你不会在恐龙或非人类哺乳动物身上找到屁股的原因:前者还是使用连接在尾巴上的尾骨肌来行走,而后者采用了四足行走的方式。

克里斯滕·布朗(Kirsten Brown),美国乔治华盛顿大学医学及健康科学学院,解剖学和再生生物学助理教授

首先需要了解的是,人类是唯一习惯于双足行走的灵长类动物。大猩猩和黑猩猩也能短时间双足行走,但它们不会达到人类的程度。除了这些(或其他)行为差异,我们还能看到人类在解剖学上的改变。对于人类,骨盆呈现出喇叭口的形状。骨盆的上部称为髂骨,位于身体的一侧。在猿类身上,这些骨骼朝向后方。

如果没有深入了解诸多关于双足模式如何演化的理论,很重要的一点是记住,骨骼的朝向差别导致了不同的肌肉功能,最终导致移动方式的不同。

对人类而言,运动意味着双腿行走,即双腿支撑和单腿支撑的交替进行。你行走的大多数时间(约75%)里,你是在用一条腿支撑着身体。为了做到这一点,你必须使用许多肌肉来提供支持并保持平稳,这其中就包括臀部肌肉,它们决定了臀部的形状。

臀肌中最大的肌肉是臀大肌,构成了臀肌的绝大部分,从骨盆(即髋骨)一直延伸到股骨(即大腿上部的骨骼)。臀大肌的大不仅体现在它连接的宽度,也体现在它的厚度。而且,臀大肌在减缓下肢速度和稳定躯干时起着重要作用。你肯定不会希望自己的躯干和上半身移动得比下肢更快,因为这样就会摔倒。

臀部的外展肌——你的屁股的另一部分解剖结构——功能是避免所谓的骨盆倾斜。如果你单腿站立,你的骨盆大致还是水平的。支撑腿上的臀肌收缩,可以避免骨盆倒向另一侧。这听起来似乎无关紧要,但对于这些肌肉受伤的人来说就不是这样了。有些人会出现摇摆步态( Trendelenberg gait),原因就是这些肌肉受损,或者更常见的是支持这些肌肉的神经受损。因此,他们在单腿站立的时候无法保持骨盆的稳定,从而会不自觉地大幅度转移体重和躯干,以避免自己摔倒。

苏珊·拉尔森(Susan Larson),美国石溪大学解剖科学教授

人体臀部的轮廓主要是由一块较大的肌肉构成的,这一肌肉被恰如其分地称为臀大肌。它是人体解剖学中最大的肌肉。与我们的灵长类近亲相比,人类臀大肌的大小和构型都是独一无二的。臀大肌的作用是伸展大腿(也就是使其向后移动),其较大的体积通常与人类大腿伸展幅度比其他灵长类动物更大有关。事实上,我们还可以伸展得更厉害,甚至超过垂直角度。臀大肌产生的力量在人类跑步、爬楼梯,以及从坐姿站立的时候非常重要。

话虽如此,臀部具有的脂肪要比你想象的更多,而这也塑造了屁股的轮廓。有说法称这可能是因为性选择,即我们认为圆形的臀部更加“性感”。这当然只是推测,我们很难证实或证伪。

贾森·奥根(Jason·Organ),美国印第安纳大学医学院解剖与细胞生物学助理教授

人类较少的臀部肌肉减少已经无法在髋关节处使大腿向后移动,就像其他类人猿一样。相反地,这些肌肉是从身体一侧将大腿向外移动。在双足行走的过程中,臀部的这一新动作对于避免摔倒是至关重要的,但这也减少了能使大腿向后移动——在向前行走时这一动作同样重要——的肌肉数量。这正是臀大肌之所以如此巨大的原因:它必须弥补其他两块具有同样动作的肌肉的损失!当然,这些解释都没有考虑到一种可能性:我们的祖先就喜欢大屁股(他们无法说谎)。或许臀大肌的大小也会受到我们祖先在寻找潜在伴侣时的偏好影响,他们就觉得屁股越大越有吸引力。

丹尼尔·利伯曼(Daniel·Lieberman),哈佛大学人类演化生物学系生物学教授,《人类身体的故事》(The Story of the Human Body)一书作者

如果你说的是肌肉,答案就是跑步。组成屁股的肌肉是臀大肌(没错,人体最大的肌肉),相比其他猿类,人类的臀大肌上部大大扩展。我们在走路的时候很少用到它,但是在跑步的时候,它就扮演着非常重要的角色,能控制躯干,伸展在你身后的腿,同时减缓在你身前晃荡的腿。有趣的是,我们能在大约200万年前的直立人化石上找到记录,表明这块肌肉在当时出现了扩展,而当时的直立人也刚演化出耐力长跑的能力。

我们屁股上的另一重要组分是脂肪,即使是最瘦的人,相比其他哺乳动物来说都是胖的,因为我们需要更多的脂肪来维持高昂的繁殖和能量策略。

斯蒂芬·丘吉尔(Steven Churchill),杜克大学演化人类学教授

当我们的祖先演化到能熟练双足运动(也就是很擅长用两条腿走路)时,骨盆就变得更短、更宽,两块较小的臀肌——臀中肌和臀小肌——就转移到侧面,以帮助我们在抬腿向前运动时平衡单腿支撑的状态。在类人猿中,这些肌肉起着推进的作用,但在人类身上,它们主要起平衡作用。反过来,我们具有更大的臀大肌,在跑步和爬山、爬楼梯时能提供推动力。这些扩大的臀大肌赋予了人类独特的屁股轮廓。

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