我们的肩膀和肘部最初是攀猿的制动器

旋转的肩膀和伸展的肘部使人类能够够到高高的架子或与朋友一起踢足球，它们最初可能是作为灵长类祖先的自然制动系统进化而来的，因为灵长类祖先只需要从树上下来而不至于死亡。

达特茅斯大学的研究人员在《英国皇家学会开放科学》（Royal Society Open Science）杂志上报告说，猿类和早期人类很可能进化出了可自由移动的肩膀和灵活的肘部，以便在重力作用于较重的身体时减缓下树的速度。研究人员说，当早期人类离开森林来到长满青草的大草原时，他们的多功能附肢对于采集食物和使用狩猎和防御工具至关重要。

研究人员使用运动分析和统计软件，比较了他们拍摄的黑猩猩和被称为芒格比猴的小型猴子在野外攀爬的视频和静止画面。他们发现，黑猩猩和莽猴爬树的方式类似，肩部和肘部大多紧贴身体弯曲。不过，在向下攀爬时，黑猩猩会将手臂伸过头顶以支撑身体重量，像人下梯子一样抓住树枝。

这项研究的第一作者、瓜里尼研究生和高级研究学院生态、进化、环境与社会项目的博士生卢克-范宁（Luke Fannin）说，这些发现是首次发现 “向下攀爬 “在猿类和早期人类进化过程中的重要意义。现有的研究已经观察到黑猩猩在树上攀爬和导航–通常是在实验装置中，但研究人员从野外获得的大量视频让他们能够研究动物的身体是如何适应向下攀爬的，范宁说。

瓜里尼的卢克-范宁（Luke Fannin）说，这些发现是首次确定 “向下攀爬 “在类人猿和早期人类进化过程中的作用。(图片：卢克-范宁）

“范宁说：”我们的研究提出了一个概念，即向下攀爬是猴子和类人猿之间解剖学差异分化的一个被低估但却非常重要的因素，而这种差异最终会在人类身上体现出来。”鉴于猿类和早期人类的体型，向下攀爬是一项巨大的体力挑战，由于存在跌倒的风险，它们的形态会通过自然选择作出反应。

“我们的研究领域长期以来一直在思考类人猿爬树的问题–但文献中基本上没有关于类人猿下树的研究。人类学系教授兼系主任杰里米-德西尔瓦（Jeremy DeSilva）说：”我们一直忽略了这种行为的后半部分。

“德西尔瓦说：”2000万年前，第一批猿类在那种分散的森林中进化，它们会爬到树上获取食物，然后再下来继续爬到下一棵树上。”从树上下来会面临各种新的挑战。大型类人猿经不起摔下来，因为摔下来可能会摔死或摔成重伤。自然选择会倾向于那些能让它们安全下树的解剖结构”。

德西尔瓦说，祖先猿类遗传下来的灵活的肩部和肘部可以让早期人类（如澳类人猿）在夜间爬树以确保安全，并在白天毫发无损地下来。他说，一旦直立人可以用火来保护自己免受夜间捕食者的伤害，人类的体形就会变得更加宽阔，肩膀可以成 90 度角，再加上可以自由活动的肩膀和肘部，使我们的祖先成为使用长矛的优秀射手（类人猿无法准确投掷）。

“这与早期猿类的解剖结构相同，只是做了一些调整。现在你有了一种东西，它可以投掷矛或石头来保护自己不被吃掉，或者杀死东西自己吃。这就是进化–它是一个伟大的修补者，”德西尔瓦说。

“从树上爬下来为数百万年后的进化奠定了解剖学基础，”他说。”他说：”当 NFL 四分卫投掷橄榄球时，这一动作都要归功于我们的猿类祖先。

范宁说，尽管黑猩猩不够优雅，但它们的手臂已经适应了确保动物安全到达地面–它们的四肢与现代人的四肢非常相似。

“范宁说：”这是我们的模板–对于我们的早期祖先来说，向下爬行可能也是一个更大的挑战。范宁说：”即使人类变得直立后，上树和下树的能力对于安全和营养也是非常有用的，而这正是生存的关键所在。我们被改造了，但我们猿类祖先的特征仍然保留在我们现代人的骨骼中”。

研究人员还分别利用哈佛大学和俄亥俄州立大学的骨骼藏品，研究了黑猩猩和猿猴手臂的解剖结构。范宁说，和人类一样，黑猩猩的肩部也是浅球窝式的，虽然更容易脱臼，但活动范围更大。和人类一样，黑猩猩也能完全伸展双臂，这要归功于肘部后方被称为 “肘骨突 “的骨骼长度缩短。

曼加贝猴和其他猴子的构造更像猫和狗等四足动物，它们的肩窝呈深梨形，肘部有突出的肘突，使关节像字母 “L”。

研究人员的分析表明，黑猩猩下蹲时肩膀的角度比爬起时大 14 度。从树上下来时，它们的手臂肘部向外伸展的角度比上爬时大34度。猩猩在上树和下树时，肩部和肘部的角度仅有4度或更小的差别。

玛丽-乔伊（Mary Joy，21 岁）是这项研究的共同负责人，她利用自己的越野跑经验来思考为什么黑猩猩下树的方式不同。(图片：卢克-迪维斯）

“如果猫会说话，它们会告诉你爬下树比爬上树更困难，许多人类攀岩者也会同意这一点。查尔斯-汉森人类学教授纳撒尼尔-多米尼克（Nathaniel Dominy）是范宁的导师，也是这项研究的共同作者。

“原因在于你不仅要抵抗地心引力，还要减速，”多米尼说。”我们的研究非常重要，它通过对野生灵长类动物如何爬上爬下的正式测量，解决了一个理论问题。我们发现了猴子和黑猩猩之间的重要差异，这或许可以解释为什么猿类的肩部和肘部进化得更加灵活。

21岁的玛丽-乔伊（Mary Joy）是这项研究的共同作者，她与范宁一起领导了这项研究，并撰写了本科毕业论文。她在查看德西尔瓦拍摄的黑猩猩视频时，注意到动物下树的方式与上树的方式不同。

“她注意到动物下树的方式与上树的方式有所不同。这在很大程度上是一种有控制的下落，”乔伊说。”最后，我们得出结论，黑猩猩下树的方式可能与体重有关。更大的动力可能会消耗更少的能量，而且它们安全到达地面的可能性要比做小的、受限制的动作大得多”。

乔伊是一名越野跑运动员，在她从事这项研究时，她还是达特茅斯郊游俱乐部的主席。她深知那种痛苦的感觉：在斜坡上寸步难行，而不是在地心引力的牵引下急速下行，她的双腿向前伸展，以便在每一步结束时抓住自己。

“下坡时，我走得越慢，动作越受限制，就越容易疲劳。它很快就会追上我。没有人会认为黑猩猩从树上爬下的速度和放弃的方式会是体重较大的灵长类动物的首选方式，但我的经验告诉我，这种方式更省力，”她说。

“人类的运动是进化妥协的杰作，”乔伊说。”从猿类开始增加的运动范围最终对我们非常有利。失去这种优势会有什么好处呢？如果进化选择了活动范围较小的人，这会带来什么好处？我看不出失去这些有什么好处。