Ako sa naša kostra prispôsobila pohybu na dvoch nohách

Autor: Redakcia časopisu Naša univerzita https://uniba.sk/nu

Človek je jediným z vyše 250 druhov primátov, ktorý sa trvalo pohybuje vo vzpriamenej polohe na dolných končatinách. Hoci anatomické adaptácie na dvojnohosť (tzv. bipédiu) nachádzame prakticky na celej kostre, väčšina z nich sa prejavuje na dolných končatinách, na panve a v driekovej časti chrbtice.

Obdivuhodné spojenie rovnováhy, koordinácie a výkonnosti

Biomechanika vzpriameného postoja a chôdze sa prenikavo odlišuje od pohybu štvornožky, preto sa musela zmeniť celá kostra od krku nadol, a to o vzájomné postavenie lebky a chrbtice, pričom sa hlava a trup ocitli v kolmej rovine nad bedrami a nohami. Zväčšili sa kĺby dolných končatín a chrbtice, aby podopreli hmotnosť tela a stlmili sily pôsobiace pri vzpriamenej chôdzi. Vzpriamená chôdza je obdivuhodným spojením rovnováhy, koordinácie pohybov a výkonnosti. Nohy človeka pôsobia pri chôdzi ako obrátené kyvadlo. Telo sa pohybuje v oblúku nad napnutou dolnou končatinou, ktorá mu slúži ako opora. Základom funkčnosti tohto mechanizmu sú konštrukčné prvky kostry človeka: schopnosť celkom napnúť koleno, šikmé postavenie stehnovej kosti v smere od drieku ku kolenu, činnosť sedacích svalov zabraňujúcich pádu tela na bok v okamihu, keď telo pri chôdzi spočíva na jednej nohe.

Ľudské chodidlo ako stroj majstrovskej konštrukcie

Noha človeka sa pripája k predkoleniu v pravom uhle a vytvára oporu celému telu. Predpriehlavkové kosti sú pomerne hrubé a sú navzájom skĺbené do tvaru klina. Spolu s robustnými priehlavkovými kosťami tvoria klenbu, ktorá má zachytávať a tlmiť nárazy pri každom kroku. Ľudské chodidlo, ktoré už Leonardo da Vinci nazval „strojom majstrovskej konštrukcie a umeleckým dielom“, je natoľko špecializované, že už malé odchýlky od normálneho stavu spôsobujú človeku ťažkosti. U ľudí s nízkou klenbou sa častejšie vyskytujú tzv. únavové zlomeniny. Ľudia s výraznou klenbou zas trpia na tzv. pätovú ostrohu.

Zaťažované sú kĺby i drieková časť chrbtice

Vzpriamenému postoju tela a dvojnohej chôdzi sa prispôsobila nielen noha, ale celá dolná končatina. Píšťala je oveľa robustnejšia, stehnová kosť je ešte dlhšia a pevnejšia, pričom pravá a ľavá stehnová kosť sú nasadené v pomerne širokej panve a smerujú svojimi distálnymi epifýzami, t. j. dolnými koncovými časťami, šikmo k sebe. Vzpriamená poloha veľmi zaťažuje koleno, členkový kĺb a chodidlo. Pri rýchlej chôdzi musia dolné končatiny človeka odolávať silám, ktoré niekoľkonásobne presahujú hmotnosť tela. Hoci je kolenný kĺb jedným z „najväčších vynálezov prírody“, patrí k najzraniteľnejším kĺbom ľudského tela.

Nevýhodou vzpriamenej polohy tela je i nadmerný tlak v driekovej časti chrbtice. Pri zdvíhaní ťažších predmetov alebo nadmernom naťahovaní horných končatín môžu najzaťažovanejšie stavce v dolnej časti chrbtice skĺznuť alebo zaseknúť sa, takže dochádza k vysunutiu medzistavcových platničiek a tlaku na nervy chrbtice, čo sa prejaví bolesťou.

Stvorení pre beh?

Ľudská kostra je okrem chôdze výborne uspôsobená aj pre beh. Obzvlášť dobre sme adaptovaní na vytrvalostný beh. Naše telo sa dokáže efektívne ochladzovať, keďže máme veľa potných žliaz (cca tri milióny) a sme tak schopní vypotiť viac ako liter potu za minútu. Šijový väz drží hlavu vo vodorovnej polohe, aby pri každom kroku neklesala k zemi. Človek má i mohutnejší zadok v porovnaní s inými primátmi. Ten stabilizuje trup v stoji, ale najmä pri behu a udržuje rovnováhu pri prudkých pohyboch a zaisťuje rovnomerný pohyb bez potácania sa.

Dnešný človek má mohutné kolenné kĺby, takže sa veľký tlak, ktorý vzniká pri behu, rovnomerne rozloží na väčšiu plochu. Nárazy pri behu účinne tlmí aj dvojitá klenba chodidla. Achillove šľachy majú nezameniteľnú úlohu pri chôdzi aj behu. Pri behu fungujú ako pružina, ktorá recykluje energiu potrebnú pre ďalší krok na polovicu.

Michaela Dörnhöferová, antropologička, Prírodovedecká fakulta UK

Zaujímavé príbehy, fakty, rozhovory a reportáže nájdete v každom čísle časopisu Naša univerzita  2019/2020 číslo 4 [.pdf]

Fotka kostí je prevzatá z propagačného videa Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave