Ученые из университетов Колумбии и Техаса решили исследовать эту тему с помощью современных технологий. Они использовали данные из британского биобанка, онлайн-базы данных, которая содержит медицинские и жизненные записи более полумиллиона британцев. Среди этих данных были ДНК и рентгеновские снимки всего тела более 31 000 человек. Ученые сравнили эти данные с данными о скелетах древних людей и обезьян, чтобы выявить генетические различия, которые могут объяснять разные пропорции скелета.
Пропорции скелета — соотношение размеров разных частей тела, таких как длина и ширина бедер, длина ног и туловища, ширина плеч и т. д. Эти пропорции влияют на то, как мы двигаемся, сидим, стоим и ходим. Ученые обнаружили 145 генов, которые контролируют пропорции скелета у человека. Эти гены формировались под воздействием селективного давления в течение десятков тысяч лет, чтобы помочь людям перейти от ходьбы на костяшках пальцев, как у обезьян, к прямохождению.
То, что мы видим, является первым геномным доказательством того, что имело место селективное давление на генетические варианты, которые влияют на пропорции скелета, что позволяет перейти от ходьбы на костяшках пальцев к прямохождению
— Вагиш Нарасимхан, доцент кафедры интегративной биологии в Техасском университете в Остине, США.
Селективное давление — процесс, при котором некоторые генетические варианты становятся более распространенными или реже в популяции из-за того, что они дают преимущество или недостаток для выживания и размножения. Например, если ген делает человека более выносливым или умным, то он может иметь больше шансов выжить и передать этот ген своим потомкам. А если ген делает человека более уязвимым для болезней или хищников, то он может иметь меньше шансов поделиться с потомками «неудачным» геном.
Ученые предполагают, что прямохождение было одним из таких преимуществ для ранних людей, которые жили в разных средах, таких как саванны, леса и горы. Прямохождение позволяло им быстрее и эффективнее перемещаться, а также освобождало руки для изготовления и использования инструментов, таких как камни, палки и кости. Это могло увеличить их шансы на выживание и размножение, а также способствовать развитию мозга и языка.
Однако эти же гены также влияют на риск развития артрита, заболевания, которое вызывает боль и воспаление в суставах. Артрит — одна из основных причин инвалидности взрослых в мире. Ученые выяснили, что люди с определенными пропорциями скелета более склонны к артриту тазобедренного, коленного или спинного суставов. Это может быть связано с тем, что разные пропорции скелета создают разные биомеханические нагрузки на суставы в течение жизни. Например, если человек имеет широкие бедра или длинные ноги, то это может увеличивать давление на его суставы при ходьбе или беге и приводить к расстройствам здоровья.
Исследователи обнаружили интересную связь между формой тела и риском развития определенных заболеваний. Оказывается, люди с более высоким соотношением ширины бедер к росту подвержены большему риску развития остеоартрита и боли в бедрах. Это связано с нагрузкой, которая падает на суставы бедер и может приводить к их износу и воспалению. Длина бедренной кости влияет на анатомию и механику коленного сустава, и несоответствие между этими параметрами может становиться причиной развития суставных проблем.
Но проблемы суставов — не все. Команда исследователей также обнаружила, что люди с более высоким соотношением длины туловища к росту чаще страдали от болей в спине. Длинное туловище может оказывать дополнительную нагрузку на позвоночник, повышая риск возникновения подобных проблем.
Эти расстройства развиваются из-за биомеханических нагрузок на суставы в течение всей жизни. Пропорции скелета влияют на все, от нашей походки до того, как мы сидим, и имеет смысл, что они являются факторами риска этих расстройств
— Евхарист Кун, аспирант биохимии в Техасском университете в Остине и ведущий автор статьи.
Исследование, опубликованное в журнале [Science], открывает новые перспективы для понимания эволюции человеческого скелета и его связи со здоровьем. Оно также может помочь врачам лучше прогнозировать риск артрита у пациентов и разрабатывать более эффективные способы лечения и профилактики этого распространенного заболевания.
