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为什么人的肩膀上会演化出一个「座位」?

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主要观点总结

文章主要探讨了人类肩部演化出一个「座位」的问题,包括锁骨、肩宽和上肢灵活度的关系,以及直立行走对人类肩部演化的影响。文章还提到了人类祖先南方古猿的直立行走和投掷技能的进化,以及这些技能对人类捕猎能力和脑容量扩大的影响。

关键观点总结

关键观点1: 人类肩部演化出「座位」的原因

文章解释了人类肩部演化出「座位」的原因,包括锁骨的结构和功能,以及肩宽和上肢灵活度的关系。锁骨以关节的形式连接胸骨和肩胛骨,成为躯干和上肢的连接,使得肩关节活动范围非常广。

关键观点2: 直立行走对人类肩部演化的影响

文章指出,直立行走导致的肩颈夹角变小和锁骨变宽变灵活,才使得人类有了类似于「座位」的结构。这种结构对于人类占领地球非常重要。

关键观点3: 人类祖先南方古猿的进化

文章介绍了人类祖先南方古猿的进化过程,包括直立行走和投掷技能的成熟。这些技能的提高使得人类能够合作狩猎大型动物,对于脑部的进一步扩容很有必要。


正文

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上周发布的优质好文「为什么马、驴等动物背部会演化出一个方便人类骑的座位?」受到了很多读者的关注和好评,今天续集来啦~

人的肩部为什么也会演化出一个「座位」?一起来看看动物学领域优秀答主@剁椒鹿 的回答吧。



人的肩部为何会演化出一个「座位」?


| 答主:剁椒鹿

oi,不得了 boy,你终于发现了人类是有锁骨的直立行走动物诶。

等等,你要问了,什么叫做人类长了锁骨,难不成有的哺乳动物没有锁骨?

确实存在锁骨退化的哺乳动物。

要回答人的肩部为何会演化出一个「座位」?换句话说,为什么人的肩膀特别宽这个问题,我们不妨先看看:

为什么人类是直角肩,而小猫咪是溜肩?

或许不知道你有没观察过,猫咪一般后脑勺痒的话是用后脚去挠的:

而且后颈窝正中间的这个位置,前脚也够不着,后脚也够不着,刚好适合驱虫:


那为什么猫不像鼠鼠那样直接用前爪挠头,是它们不想吗?

答案就在锁骨以及锁骨连接肩胛骨与胸骨的方式。

目前有一些哺乳动物有锁骨,有一些没有,而人类的锁骨是最强壮,比例最长的。

在高等哺乳动物中退化的喙骨融合为肩胛骨的喙突,肩胛骨的发达程度直接影响肩部横向延伸的长短。而灵长类通过锁骨连接肩胛骨与胸骨形成三角支撑会进一步增加肩宽。

人类作为灵长类里锁骨比例最长的动物,再加上直立行走改变了颈椎和胸椎的夹角,所以才能够支撑别人坐在锁骨上:

锁骨和宽肩不是一个简单的座位!而是我们人类文明的基石。



一:锁骨


看这用前爪抓耳挠腮的,那是猴。

是吧,有手多方便,除了挠头还可以挠背,掏菊。

猫猫要是 pp 痒了,前爪后爪都够不着,只能用舔的

太可怜了!为什么会这样?

这就要从解剖学来分析了。

这个小秘密就藏在锁骨里面。

肩宽和上肢的灵活程度,取决于锁骨的结构。

比如咱们人类手臂的肱骨和背面的肩胛骨相连,手臂活动的时候又需要正面胸骨上的肌肉同时驱动。问题来了,肩胛骨和胸骨相对独立,要想让它们联动需要一个「轴」,锁骨就起到了这个轴的作用。

人类,灵长类动物,攀缘动物,啮齿类动物和兔形目的锁骨(没错,灵长总目们全员集合!)都属于发育完整一类,在它们身体,锁骨以关节的形式连接胸骨和肩胛骨,成为躯干和上肢的连接。

尤其是灵长类的锁骨,非常长,而且是胸骨上突出的部分,这使得我们的肩关节活动范围非常广:

这是正常人肩膀活动范围,肩周炎不算


看看咱们合弓纲的祖先:三亿多年前上岸的第一只散装蜥蜴(始祖单弓兽)


进化了几亿年来到 1.6 亿年前侏罗纪时期的哺乳动物祖先:散装耗子(中华侏罗兽)们在恐龙的残暴统治下为了求夹缝生存,进化出了灵活的上树技术。

这个时候肩胛骨和肱骨以间锁骨的方式连接,变得灵活,以方便上树和在夹缝里攀爬觅食。

到了 1.2 亿年前热河兽(一种原始哺乳动物)时期,就已经有灵活的锁骨,方便哺乳动物上肢解锁更多姿势了。

然后大约 9000 万年前,哺乳动物下真兽亚纲的动物们开始分家:

我们灵长总目和猫所在的猛兽有蹄类走上了完全不同的使用上肢的方法。

锁骨虽然能让手部更灵活,但是它本身也比较脆弱,临床数据显示锁骨骨折占全身骨 3.3%-6%,属于上肢常见骨折类型。

而且大多数锁骨骨折都自于直接撞击,比如摔倒在地或者重物打击。

间接性骨折里则多来自运动性对抗。

所以问题来了,对于猫科这种猎食者或者有蹄类这种需要躲避捕食者而经常需要剧烈奔跑的动物来说,摔倒冲撞在所难免。

(纪录片《水深火热的星球》记录了一只雪豹为了充饥,伏击了一只岩羊,然后它们一起从 60 米的陡峭山崖摔下来的场景,羊死了,雪豹重伤,但是最后竟然奇迹生还。如果这些高强度对抗的物种还保留锁骨的话估计一天能断几次,不利于生存)

总的来说,灵长总目所辖的啮齿类(散装鼠鼠和散装兔兔)和灵长类(散装猴子)因为锁骨发育得好(家兔锁骨不太行,鼠兔锁骨发育得好),所以上肢比较灵活,善于用「手」攀爬,而猫猫狗狗和牛马羊等猛兽有蹄类,为了追求速度,就舍弃了锁骨这种脆弱的东西。

所以陆地上最快的哺乳动物是猎豹,第二是羚羊。

有蹄类更进一步,全都缺失锁骨,仅仅依靠肌肉和韧带将前肢连接到脊椎上。

比如长颈鹿最低只能以这个姿势喝水,它的前肢再张开一点,它就可能趴在地上永远起不来了。

猫的锁骨退化为一块很小的骨陷于锁头肌(Musculus cleidocephalicus)之中,没有与肩胛骨形成关节连接。而其他的一些哺乳类动物(如马,偶蹄目动物,狗)则退化为一块陷于此肌肉的一块肌腱。

clavicle 是锁骨,你看,小的可怜。这也是猫能缩骨功自行穿梭小洞的原因。像人类这么长的锁骨无法钻过头那么小的洞。


别看这小小的一块迷你锁骨,就这么一点就使得猫的上肢比狗的上肢更灵活。它们可以用前爪去探索一下世界。

猫还可以手贱,狗一般只能嘴贱:

猫被蜜蜂蜇

狗被蜜蜂蜇


另外再多说一句,锁骨发育得最好的是鸟类:

错了,是这个图:

鸟类上肢(翅膀)灵活又强健有力,配上加强版的胸骨和胸肌,以及体重轻,所以能够自由飞翔。

如果人类上肢换成鸟类的,那大概就是这样:

很壮观吧~



二:直立行走


只有宽宽的锁骨还不行,颈椎和胸椎的夹角也很重要,颈椎和胸椎夹角比较小,才能跟锁骨垂直,形成座位(C7 是最后一块颈椎,T1 是第一块胸椎):

上述角度主要反映静态解剖位置,动态活动时可能变化。数据多基于兽医解剖学或实验研究,野生动物可能存在差异。


可以看出人的颈椎和胸椎夹角比较小,几乎在一条直线上:

而马的脖子比较长,C7-T1 弧度较大,所以一般我们是骑在马的胸椎上。

至于像牛这种脖子又短,C7-T1 夹角又小的,就既没法骑在肩膀上也不好骑在胸椎上:

好了,说到这里你应该明白了,正是直立行走导致的肩颈夹角变小,和锁骨变宽变灵活这两个点,才使得人类有了座位……才不是座位啊!

你知道这两个点对于人类占领地球多么重要吗!

我们的祖先南方古猿(Australopithecus),以「露西」(约 320 万年前)和莱托里脚印化石(约 370 万年前)为代表,步态接近现代人,脊柱、足弓等结构显示直立行走已较成熟。

但是刚开始的时候人类祖先南方古猿并不是很适应这具直立行走的躯体,一直跌跌撞撞的,大约 200 万年前才打了肩关节补丁,能够进行投掷,进化成了直立人。

不要小看投掷这个技能,人类是所有动物里投掷得最准的。

人类能在 20 米外用石头准确地砸中敌人的脑袋,对大猩猩来说它们的极限是5米,而且还不能控制准星。

与其他食肉动物相比,原始人类动作缓慢、虚弱,而且缺乏尖牙和爪子等天然武器。然而,原始人类至少在 260 万年前就开始吃肉,可能在 190 万年前就开始捕猎大型猎物了。虽然当代的狩猎采集者很少依靠投掷来杀死猎物,但在掷矛器和弓相对较新地发明之前,早期的原始人类可能需要频繁投掷抛射物来获取和保护尸体。因此,我们可以推测,良好的投掷能力会给早期猎人带来强大的选择优势。

人和大猩猩投掷能力区别


这张图更能体现人类肩关节水平位移的可怕,黑猩猩虽然肌肉力量更强大,但是在远程射击方面相较于人类不值一提。

有了投掷和直立行走的技能后,人类的捕猎能力才算是哺乳动物的翘楚,能够合作狩猎一些大型的动物,对于脑部的进一步扩容很有必要,毕竟吃饱了才有能量供应大脑。

人类脑容量变化图,单位:百万年


从图中可以看出,人类大脑容量是从 200 万年前开始骤变的。

也就是说,直立行走节约的能量和开阔的视野、解放的双手还足以让人类脑容量变大,叠加可以投掷的灵魂肩膀,才使得捕猎更轻松,食物更多,脑容量更大。

所以肩膀那是人类文明的基石!不是座位!

以上~


题图来源:答主@剁椒鹿


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