Hjärnan, löpning och evolution

Människan har en unik hjärna. Den kallas ibland för skapelsens krona. Men hur skapades denna krona?

(Varning! Det här är ett extremt långt inlägg som var en del av mitt första bokprojekt. Boken rann ut i sanden, men jag återpublicerar delar här på bloggen.)

För femton år sedan lanserades de amerikanska antropologerna Daniel Lieberman och Dennis Bramble en hypotes om att den moderna människan – hennes anatomi och fysiologi - skapades genom uthållighetsjakt. De publicerade en studie i tidskriften Nature med den slagkraftiga rubriken Born to Run. De gav ett helt nytt perspektiv på människans ursprung, hjärnan och vår förmåga att springa. 

Men det var varken Lieberman eller Bramble som var först med denna idé. De var faktiskt ganska långt efter, ungefär 20 år efter två studenter som oberoende av varandra kom fram till samma slutsats. 

Unik andning

I början på 1980-talet studerade David Carrier vid University of Utah. Han funderade över ett problem. Vad skiljer harar från pumor? En hare som springer sträcker ut bakbenen så att ryggraden böjs bakåt i en båge. När de landar trycks bågen ihop åt andra hållet. Haren flexar med ryggraden. Många däggdjur springer på det sättet. Även pumor. Både pumor och harar måste vara snabba, fast en puma som springer för sakta missar endast en lunch medan en hare som springer för sakta mister livet. Haren måste därför vara aningen snabbare än puman. Den måste lyckas varje gång, medan puman bara behöver lyckas lite då och då.

Hur kan då haren bli snabbare en längre stund? Jo, genom att pumpa syre till lungorna och pressa ut detta syre till musklerna. I harens inre finns fjäderliknande delar som arbetar som hävstänger - både för att skynda på benen och för att som en bälgpump fylla lungorna med syre när ryggen böjs upp och ner i takt med benen som sträcks ut och dras ihop. Det är därför den flexar med ryggraden. Hos pumor sitter dessa inre delar fast.

Harens topphastighet är 70 km/h. Pumpen kräver dock extra energi, så hararna orkar bara hålla den hastigheten i 800 meter. En puma springer längre än så, men når en topphastighet på endast 65 km/h. Det ger haren ett livsviktigt försprång på 45 sekunder. På den tiden måste haren springa utom synhåll, gömma sig och undvika att bli lunch. Om de inte klarade det för det mesta skulle det ta slut på harar. 

Naturens terrorbalans

Evolutionens ständiga kapprustning har skapat en” terrorbalans” mellan jägare och jagade genom att växla uthållighet mot hastighet. Världens snabbaste däggdjur geparden har gjort samma ekonomiska byte på den evolutionära marknaden. Geparder har en topphastighet på 110 km/h, men efter 400 meter måste de stanna för att inte bli överhettade. När de sträcker ut benen dras bröstkorgen tillbaka så att syre sugs in i lungorna. I nästa steg - när fram- och bakben möts - trycks luften ut igen. De inre organen åker fram och tillbaka som vattnet i ett badkar. Det gör dem blixtsnabba. Men impalaantilopen - deras vanligaste byte - är uthålligare än geparder. De klarar sig i nio fall av tio trots att de är en aning långsammare.

Efter att Carrier listat ut varför harar ser ut som de gör började han fundera på människan. Hur andas människor? Jo, när människans förfader reste sig upp kunde de plötsligt dra ner massor av syre till lungorna. Människan frigjorde händerna och kunde ta ett djupt andetag. Vi reste oss för att få syre till musklerna, trodde Carrier. Och ju bättre tillgång till syre, desto bättre löpare.

Människan har ett unikt andningsmönster. Du behöver inte, som ett fyrbent djur, pumpa syre i takt med varje löpsteg. Fyrbenta djur måste andas i takt med sin stegfrekvens i både trav och galopp. Du kan själv välja hur du vill andas.

Carrier sammanfattade sin hypotes i en studie, The Energetic Paradox of Human Running and Hominid Evolution, som publicerades 1984. Carrier skrev att homininerna utvecklats genom tvåbent uthållighetslöpning. Han gissade att löpning skapade en energieffektiv och unik nisch för dagaktiva jägare. Det var ett starkt selektionstryck för uthållighetslöpning, vilket ledde till en rad fysiologiska anpassningar. Homininerna tappade pälsen och började svettas. Det gav dem effektiv nedkylning mitt på dagen. Löpning var också ett energieffektivt sätt att transportera sig själv på. Han tog upp exempel från Nordamerika, Mexiko och södra Afrika på folkslag som tills alldeles nyligen använt sig av uthållighetsjakt för sin försörjning.

De flesta antropologer ryckte på axlarna åt den unge forskaren Carrier. De ansåg att människor var dåliga löpare. Se på oss, sa de. Ja, de såg minsann inte ut som löpare. Kanske för att de inte sprang. Sedan glömdes artikeln bort. Men Carrier kunde inte släppa tanken på människan som jägare och han var inte den typen av människor som gav upp. Han var jägare. Han hade vittring. Han var själv en driven löpare och tillsammans med sin bror gav han sig ut på prärien för att springa ikapp hjortar. Han var på jakt efter bevis. Döda hjortar. Blod på händerna. Fakta.

Bröderna Carrier lyckades dock inte fånga något byte. Inte för att de var dåliga löpare, utan för att de saknade kunskaper om jakt. De hade ingen aning om hur man spårar byte. Det är en konst som det tar åratal att lära sig.

Jaktkunskap hade däremot matematikstudenten Louis Liebenberg i Sydafrika. Ungefär samtidigt som Carrier sprang efter hjortar på måfå i Utah, sprang Liebenberg med uthållighetsjägare i bushen i södra Afrika. Han var på jakt efter människans väsen och hade fått vittring på samma spår som Carrier. Men det var långt mellan Sydafrika och Utah på 1980-talet. Det skulle dröja 20 år innan de fick korn på varandra.

Ovetande om Liebenbergs forskning vände sig David Carrier istället till sin professor på universitet, Dr Dennis Bramble. Bramble var skeptisk som alla andra. Man behöver bara titta på våra rumpor, sa Bramble. Alla tvåbenta djur som springer har svans. Det går inte att springa utan en svans som stabiliserar kroppen. En känguru eller en Tyrannosaurus Rex utan svans skulle ramla framåt. En stol med fyra ben är stabilare än en stol med två ben. Sitter du på en stol med två ben ramlar du och människor ramlar hela tiden. Fyrbenta djur ramlar nästan aldrig.

Evolution är ett givande och tagande

När vi reste oss upp, blev vi instabila, ökade luftmotståndet och vi tappade kraft och styrka. Arter utvecklar det de är bra på, inte det de är dåliga på. Faktum är att vi är långsammare än nästan alla däggdjur. En puma rusar fram som en muskulös projektil, medan människor hoppar fram liksom på styltor med ett ben i taget. Två styltor till ben är långsammare än fyra galopperande ben. En till synes sävlig flodhäst är snabbare än Usain Bolt. Dessutom är människan klen. En schimpans kan göra chins en hel eftermiddag och slita en människa i stycken. Människan är kort och gott en mes. Vi har bara vår hjärna. Dr Bramble radade upp argumenten.

Men Carrier gav sig inte. Det var något som inte stämde. Om evolutionen tog styrka, smidighet och snabbhet från oss människor, borde vi ju fått något i gengäld? Evolution är byteshandel. Arter byter en funktion mot en annan funktion för att öka chansen att överleva. Vi bytte styrka mot något. Vi bytte snabbhet mot något. Vad var detta något?

Evolution är inte ett tagande eller ett givande, utan ett tagande och ett givande. Människan hade inga vapen. Vi hade bara vår fysiska kropp och tävlade på samma mördande marknad som lejon, leoparder och hyenor. Naturen är hård och ”röd i tand och klo”. Evolutionen måste gett oss någon fördel. Hur överlevde vi på savannen? Alla djur har en biologisk nisch. Vilken var homininernas nisch?

Dr Bramble blev först provocerad, sedan inspirerad. Carrier hade rätt. Människan borde fått något tillbaka. Vi bytte muskler mot nervceller, men det var inte hela svaret. Bramble hade fått ett nytt perspektiv. Han studerade gamla fossil, men nu med en uppdaterad mental modell. Han såg på djur med nya ögon.

Vad skiljer djur som springer från djur som går? Hästar och hundar springer. Grisar och schimpanser går. Om människan i första hand var ett gående däggdjur, borde våra skelett likna skeletten hos djur som går. 

Människans fantastiska rumpa

Bramble studerade först schimpanser, som vi delar 98 procent av alla gener med. Vi delar också en gemensam förfader som levde för ca 8 miljoner år sedan – vi härstammar inte från schimpanser utan de är våra kusiner. Med sina nya ögon såg Bramble plötsligt sådant han inte sett tidigare. Schimpanser saknar hälsena medan människan har en kraftig hälsena. Schimpansers tår är långa och fötterna platta, medan människans tår är korta och foten är välvd som en bro för att fånga upp stötar. Schimpanser har platta och små rumpor, medan den övre delen av människans rumpmuskel - Gluteus maximus - är enorm. Kanske har denna muskel växt fram för att fungera som en svans, tänkte Bramble. Rumpan hindrar oss från att ramla när vi springer, precis som svansarna balanserar tuppgökar, Tyrannosaurus Rex och kängurur. Svansen tillbakabildades hos människoaporna. Schimpanser har små, svanslösa rumpor. För att kompensera detta evolutionära ”misstag”, utvecklade människans förfäder en rejäl rumpa. 

När du går är rumpmuskeln inaktiv och slapp. Vandrare behöver vare sig långa hälsenor, kraftig rumpa eller välvda fötter. Att gå på två ben är som att gå med styltor. Det är en omvänd pendel. Du pendlar först på ett ben, sedan på det andra benet – ding dång, ding dång. En hälsena fungerar däremot som ett gummiband och gör denna pendelrörelse instabil, såvida du inte springer. Då ger gummibandet fri, gratis energi – stuts, stuts, stuts. Omkring 40 - 50 procent av den energi som skickas ner i marken återanvänds.

Nu var Bramble något på spåren. Det var gummibanden i benen som gjorde människan till långdistanslöpare. Våra ben och fötter är fyllda med gummibandsliknande senor. Gummibanden gav inte snabbhet utan uthållighet. Schimpanser har inga gummiband för de går på knogarna. De rusar fram på alla fyra i korta attacker. Människan sprang och springer långt och länge på fri energi. Vi studsar fram från den ena foten till den andra och balanserar och stabiliserar kroppen på en rad olika sätt. 

Australopithecus

Fossil av den tidiga hominiden Australopithecus, som levde för 5 miljoner år sedan, visar inga spår efter vare sig hälsenor eller nackligament. Utan nackligament studsar huvudet fram och tillbaka när du springer, som på en gris. Dessa anpassningar kom med Homo erectus - den upprättgående människan - som utvecklades för 2 miljoner år sedan. Ligamenten gav människan en fast blick. Jägaren kunde låsa fast blicken på bytet som ett lasersikte.

Carrier och Bramble gick vidare från döda fossil till levande hästar och människor. När Carrier sprang bredvid en häst upptäckte Bramble att hästen - trots sina långa ben – hade ett kortare steg än Carrier. Det ser ut som hästar tar jättekliv, men hovarna svänger tillbaka och klivet blir därför väldigt kort. Människor kommer längre på lika många steg. Det gör oss till effektiva löpare. En vältränad löpare borde alltså slå en häst på längre distanser. 

Australopithecus

Ett annat bevis var att människor är så bra på att andas. Carrier hade lanserat en hypotes redan 1987 om att ödlor har svårt att röra sig och andas samtidigt. Detta problem uppstod när ödlorna lämnade vattnet – när fisken blev ödla. Fiskar andas utan ansträngning eftersom syrerikt vatten flödar genom gälarna, men när fiskarna kravlade upp på land byttes syrerikt vatten mot syrefattig luft. De måste suga i sig luft samtidigt som de använde simfenorna som ben. När ödlor går, böjs kroppen i sidled fram och tillbaka. De kan därför bara andas med en lunga i taget – den på den inaktiva sidan. När ödlor springer kan de inte andas alls eftersom musklerna för andning används för att röra benen. Musklerna kan inte både aktivera ben och lungor. För att andas med båda lungorna måste de stå rakt och helt stilla. En krokodil kan rusa fram med en otrolig hastighet … i några meter, sedan måste den andas i flera timmar efteråt. De har snabba, syrefria muskler. De har vitt kött. 

Från ödla till människa

Den största nu levande ödlan, komodovaranen, har utvecklat ett litet rör under tungan för att suga i sig extra syre. Tack vare det kan de fånga grisar, hjortar och en och annan turist. Men de springer inte långt. De jagar från bakhåll. Efter jakten måste de stå raklånga och pusta ut i flera timmar.

Den engelska paleontologen Richard Cowen skrev en studie om ödlor och döpte ödlornas öde till Carriers constraint. Cowen tycks vara en festlig kille för han avslutade sin studie med en limerick:

The reptilian idea of fun 

Is to bask all day in the sun. 

A physiological barrier, 

Discovered by Carrier, 

Says they can't breathe, if they run. 

Däggdjuren lyfte sig ur kräldjurens begränsning genom att trycka sig högre upp från marken med sina fyra ben. Däggdjuren utvecklade en teknik att andas i takt med kroppens rörelse. Först sög de in syre från atmosfären när diafragman drog ner lungan, sedan blåste de ut luften när diafragman slappnade av. Musklerna badar i syre. Köttet är rött av järn som fraktar syre.

Sedan lyfte förmänniskorna frambenen från marken och ställde sig upp på två ben. Därmed kunde de andas i flera olika takter i takt med benen (och armarna som inte glömt att de nyss var framben). Du kanske inte tänker på att du andas och springer i en bestämd takt, men om du crawlar blir det väldigt tydligt hur samordnad andning, ben och armar är. 

Andningen

Hästar måste andas i takt med sina steg. Du kan andas i vilken takt som helst. Andra djur som springer måste antingen galoppera eller trava. Du kan löpa lugnt, spurta och hålla alla hastigheter mellan det. Du kan öka takten i löpningen. Därmed är du snabbare och du kan andas i 2 - 2-takt, 3 - 2-takt eller 1 - 1-takt, eller i vilken takt du vill. Övriga landdjur andas bara in och ut i 1 - 1-takt. De drar in syre när de sträcker ut och pustar ut när de fäller ihop kroppen. De sitter fast i sitt eget andningsmönster. Andningen styrs av kroppens funktion. Du kan däremot andas som du vill och därmed steglöst gå från jogging till sprint.

Det var inte bara andning som skilde oss från övriga djur. De flesta landdjur kan inte göra sig av med värmen på annat sätt än att öppna munnen. Geparder är världens snabbaste däggdjur men måste stanna efter 400 meter för att inte bli överhettade. Schimpanser i djungeln lever på gränsen till värmeslag. Om det är över 37 grader har de problem med att röra sig. Då riskerar de överhettning. Alla som har hund känner till hur de pustar och flämtar när de blir varmt. De kan bara göra sig av med värme genom att vädra tungan. Katter blir också slöa. De sover i skuggan av träd som lejon på savannen. Men du kan svettas. Din kropp är som en enda stor, blöt tunga. Det kan hästar också, men inte som människor. Vi är bäst i djurvärlden på att svettas. Människan tappade pälsen, utvecklade mängder av svettkörtlar och sprang mitt på dagen när andra rovdjur vilade. Det var människans nisch! 

Möte med Daniel Lieberman

Några år senare träffade Bramble antropologen och evolutionsbiologen Daniel E Lieberman. Till skillnad från majoriteten av alla antropologer, tyckte Lieberman att Brambles och Carriers hypotes var intressant. De passade ihop med hans egna tankar om huvudets form.

Lieberman är expert på huvudets form och utveckling. Han är nog den enda som skrivit en 500 sidor tjock bok om huvudets anatomi. Han säger att huvudets expansion är det mest iögonfallande och intressanta som hänt i människans evolution. Den främre delen av hjärnan har svällt. Lager på lager av nervceller har lagts till. Mer än hälften av all energi går till hjärnan hos ett litet barn. Hos vuxna människor går nästan en fjärdedel av all energi till hjärnan. Det gör ont att föda barn med stora huvuden. Ändå var det värt det. Lieberman tror att denna expansion gjorde oss till bättre löpare. Den tunga skallen, fast förankrad till kroppen med ligament, gav kroppskutan en ordentlig barlast som ökade stabiliteten. Det är huvudet och armarna som håller kroppen rak när vi rör oss framåt. 

Daniel Lieberman

Människohjärnan är oerhört energikrävande. Den måste ha en stadig tillgång på olika näringsämnen. Vilda schimpanser ägnar hela dagarna åt att äta näringsfattiga frukter och blad. De gör nästan inte något annat än att tugga löv. Så levde sannolikt våra förfäder också, vilket hindrade utvecklingen av hjärnan. I samband med klimatförändringar för 8 miljoner år sedan försvann många frukt- och lövträd. Våra förfäder blev tvungna att söka mat längre bort. Fynd visar att Homo erectus åt kött. Djurkroppar innehåller massor av näring. De hade inga kastvapen, så det enda sättet de kunde få tillgång till kött på var att döda djur med sina egna händer. När de fick tillgång till protein och fett – och lärde sig tillaga mat - fanns det resurser till hjärnans tillväxt. 

Liebermans insikt

Det fanns en del logiska luckor i Bramble och Carriers hypotes, men efter en promenad med sin hund fick Lieberman en uppenbarelse. Hunden orkade inte hålla takten med honom - en medelålders professor. Hunden flämtade och tungan hängde ut. Det var en varm dag. Hunden kunde inte göra sig av med värmen. Lieberman hade tidigare trott att berättelserna som uthållighetsjakt rörde sig om myter, men nu verkade det plötsligt rimligt. En människa kanske slår ett djur i löpning när det blir varmt, åtminstone på längre distanser. Den sortens jakt kunde ju förklara den mänskliga kroppens otaliga anpassningar till löpning.

En sådan anpassning är stabilisering av huvudet under löpning. Om du blivit omsprungen av en person med hästsvans kanske du noterat att de krafter som huvudet utsätts för får hårsvansen att studsa upp och ner, men huvudet är stabilt. Människan har en kort nacke och kan inte anpassa nacken till rörelser som fyrfotadjur, men istället finns en rad stabiliserande mekanismer som utvecklats för att stabilisera blick och huvud. Ett är balansorganet i örat. Innerörats vindlingar fungerar som ett gyroskop och känner av hur huvudet rör sig, vilket triggar reflexer som får muskler runt öga och nacke att anpassa sig till dessa rörelser. Om du rör huvudet hastigt till höger, så flyttas ögat hastigt till vänster och bilden på näthinnan – till exempel av en gasell - stannar kvar.

Ytterligare en anpassning är ligament i nacken. Schimpanserna har inget sådant ligament. Det har inte grisar heller. Deras huvuden studsar runt när de springer. De tre springande däggdjuren - människan, vargen och hästen - har dock utvecklat nackligament oberoende av varandra för att lösa en uppgift: stabilisera huvudet under löpning. Fossil visar att nackligament utvecklades i tidiga arter av släktet homo. Ligamentet fäster bakhuvudet vid armarna så att varje gång du slår foten i marken så faller också armen ner när huvudet far framåt och drar tillbaka huvudet. Därmed håller du huvudet rakt och stabilt.

Tillbaka i labbet jämförde Lieberman människor med hjortar. En människa kan jogga 4 m/s. En hjort kan trava lika fort. Men när hjorten vill öka farten till 5 m/s, måste den galoppera. Du behöver bara öka takten i joggningen. Hjorten bygger upp en syreskuld, medan du sakta joggar ikapp och hjortens betalar sin skuld med döden.

En hästs toppfart är 7,7 m/s. De kan galoppera så fort i 10 minuter. Sedan måste de sakta ner till 5,8 m/s. En duktig löpare kan dock springa 6 m/s i flera timmar. Du behöver inte vara snabb. Du behöver bara upptäcka bytet och sedan följa efter det. Det kräver en hjärna som är bra på att spåra. Till slut är du ikapp och kan sätta in en dödlig spurt. Mitt på dagen är det ljust och dessutom stekhett och de jagade djuret kollapsar av värmeslag. De kan ju inte svettas och göra sig av med överskottsvärme lika effektivt.

Född löpare

Lieberman och Bramble hittade en rad olika markörer för löpning på den mänskliga kroppen som inte fanns hos tidigare hominider. Men hur testar man denna hypotes? Uthållighetsjägare som Tarahumara i Mexiko, Hopi i USA och San i södra Afrika jagade inte längre. Allt som fanns var fossil och hörsägen. Ingen kommer att tro att det är möjligt, förrän man visat att det är möjligt. Vetenskap kräver testbara hypoteser.

2004 publicerade Bramble och Lieberman ändå artikeln om uthållighetslöpning i den vetenskapliga tidskriften Nature. I artikeln jämfördes Homo Erectus med Australopithecus. Lieberman och Bramble visade på 26 anatomiska skillnader mellan dessa arter som gjorde den förra till en mycket bättre löpare än den senare. 

I Wales minsta stad Llanwrtyd Wells har man varje år sedan 1980 hållit en tävling: Man vs Horse. Både människor och hästar är välkomna. Det började med att en pubägare och en rävjägare börjat debattera om människa eller häst skulle vinna ett lopp. Barägaren trodde på människan, medan rävjägaren höll på hästen. Samma sommar som Lieberman och Bramble publicerade sin artikel Born to Run i Nature - var det varmt och för första gången vann en människa loppet. Kanske var det värmen som fällde avgörandet. Människans seger över hästen kastade medialjus över Born to Run-studien och bekräftade Bramble och Carriers hypotes att människor borde vara bättre än hästar på längre distanser.

Två år senare satte Lieberman några löpare på ett löpband. Han gav dem i uppgift att fokusera på en punkt på väggen framför, som om de stirrade på en gasell, medan de sprang. Lieberman ökade gradvis tempot på löpbandet tills löparna var utmattade. Syftet med dessa löppass var att försöka förstå hur löpare stabiliserar huvud och bål - det var ju delvis det som förbryllat Bramble. Hur kan en människa, som saknar svans, hålla balansen och undvika att falla framstupa? Bramble hade gissat på rumpan och rumpan det var, visade det sig. Genom att fästa sensorer på olika ställen på kroppen kunde Lieberman analysera de elektriska inspelningarna. När han analyserade resultatet från rumpmusklerna, såg han att den elektriska aktiviteten var mycket låg när löparna gick, men så fort de började springa åkte den elektriska aktiviteten upp och ner som linjerna på en seismograf efter en jordbävning. Ju snabbare de sprang, desto större skalv där bak.

Liebermans sammanfattade resultatet i en studie 2006 tillsammans med Bramble och Carrier med namnet The human gluteus maximus and its role in running.

Rumpan är inte särskilt aktiv under promenader. Då hänger den som ett gällivarehäng. När du springer, lutar dock kroppen svagt framåt och när foten träffar marken vill kroppen ramla framåt. Gluteus maximus hindrar dock kroppen från att falla: den aktiveras precis innan foten slår i marken, vilket fungerar som en broms som hindrar bålen från att falla framåt. Det är därför gluteus är så maximus. Det är därför du inte behöver gå omkring med en stor fet svans släpande efter dig som Tyrannosaurus Rex.

En oväntad kontakt 

Teori, studier och experiment är en sak, en annan sak är att ingen hade sett den typen av jakt. Alla trodde det var försent. Den gamla världen befolkad av jägare och samlare var borta.

Efter att Lieberman och Brambles publicerat sin studie hände dock något oväntat. En man som hette Louis Liebenberg hörde av sig till Bramble. Han var inte antropolog eller biolog utan matematiker. I början på 1980-talet hade han som ung student i Sydafrika funderat över hur människan utvecklat logik, humor, förmåga att resonera och fantisera. Människan utvecklade en stor hjärna. Hjärnan var hårdvaran, men varifrån kom mjukvaran, undrade Liebenberg. Hans magkänsla sa att dessa förmågor måste ha utvecklats genom jakt. Någonting måste ju startat utvecklingen av människans kreativa och plastiska hjärna.

Efter några år hoppade Liebenberg av matematikstudierna. Han gav sig ut i öknen för att söka efter svar på sina funderingar. Han sökte efter människor som levde som människor gjort i tusentals år. Efter mycket sökande och många motgångar fann han till slut en grupp jägare i Botswana som öppnade sina hyddor för honom. Han levde med dem i fyra år. Han lärde sig allt från hur du håller en eld vid liv till hur du spårar ett byte. Han lärde sig hur du återskapar djurets beteende genom att läsa spåren de lämnat efter sig – en avgörande kompetens för en jägare. När du lär dig spåra får naturen en extra dimension i rumtiden. Du ”ser” djur som rör sig genom rummet vid en annan tidpunkt. Deras mentala modeller såg inte ut som de Liebenberg vuxit upp med. 

Spårmedvetenhet

Liebenberg berättar om några naturintresserade turister som klampade rakt över ett leopardspår. De var inte medvetna – inte ”spoor conscious” – om denna dimension. Han tyckte de missade så mycket. För jägarna var spåren lika verkliga som djuren. Spåren berättade om djuren, om var de fanns, vad de gjort, vad de tänkte göra och vart de var på väg. För jägarna var naturen en bok, en berättelse och en livsnödvändig kunskapskälla. 

Nästa steg var att lära sig spåra när det inte finns några spår. Det är en högre abstraktionsnivå av jakt. Syftet med det är att tänka sig in i hur djuret tänker och agerar. En jägare måste alltid veta var bytet är på väg. Jägaren måste använda sig av hjärnans mest avancerade funktioner som visualisering, empati och abstrakt tänkande. Jägaren skapade samband i hjärnan. Liebenberg kallar det spekulativ jakt. Det är en form av vetenskap.

Liebenberg beskriver hur jägarna samlade in fakta och sedan gissade (formulerade en hypotes) vilken riktning bytet tagit vägen. Gissningen var baserad på observationer, diskussioner och erfarenhet. De jägare som formulerade de bästa hypoteserna, lyckades bäst. De levde sig in i bytets beteende, drog slutsatser och följde spåren efter något som de inte kunde se. De var medvetna om att spåren kunde leda fel, att de kunde missta sig, och därmed var de ständigt tvungna att revidera sina uppfattningar och formulera nya hypoteser. De kanske inte var starkast eller snabbast, men de hade mest naturkunskap, tänkte bäst och de lyckades hålla tankarna samlade under den långa och uthållighetskrävande jakten. Så hade de gjort i tusentals generationer. Naturen hade sållat bort dåliga naturvetare och löpare.

De jägare som Liebenberg levde med var fullblodsproffs. De var de sista levande jägarna i en stafettkedja som sträcker sig miljoner år tillbaka i tiden.

Liebenberg var med på flera jakter. De sprang mitt på dagen i stekhet värme när andra pälsklädda jägare låg i skuggan av träd och flämtade. Ibland tog jakten två timmar, andra gånger fem timmar. De sprang sakta, runt 7 - 10 km/h. De gick mycket. De sparade på krafterna. De visste inte om de skulle springa en halvmara, ett maraton eller en ultra. Allt hängde på bytet. De var fokuserade och målinriktade under jakten. En misslyckad jakt betyder inte så mycket, men flera misslyckanden betyder svält och i värsta fall död och ett snöpligt slut för de gener som krånglat sig genom historien och klarat sig ända tills dess. Jägarna var en självklar del av savannens ekosystem.

Människan är naturvetare

När Liebenberg återvänt till civilisationen skrev han boken The Art of Tracking som kom ut 1990. Den blev ingen större succé eftersom ingen tänkte som Liebenberg förrän 15 år senare. Liebenberg skrev att löpning och jakt är grunden till det vetenskapliga tänkandet och till de vi är. Människan är löpare, precis som gibbonapor klättrar i träd och flodhästar är vattendjur.

Jakten och sökandet efter mat drev utvecklingen av en utforskande hjärna. Varje jakt var en hypotes. Varje lyckad jakt en bekräftelse och varje misslyckad jakt ett incitament att tänka annorlunda. Hjärnan utvecklades och samtidigt utvecklades människan till effektiv löpare. Det var hungern efter ny naturkunskap som ledde människan ut ur Afrika.

Tänk dig starkare

Kan man bli starkare utan att röra sig? Ja, faktiskt. Precis som man kan tänka sig frisk eller sjuk, kan man tänka sig stark. Låter det otroligt? En ny studie visar att det är möjligt, vilket bekräftar en tidigare studie som kom för tio år sedan.

I den nya studien band man fast underarmarna på 29 försökspersoner från armbåge till handleder så att armarna blev obrukbara under en månad. Under den tiden fick hälften i uppdrag att tänka att de tränade sina armar 15 minuter om dagen, fem dagar i veckan. De satt helt stilla och fokuserade sig mentalt på att spänna musklerna. Den andra hälften fungerade som kontrollgrupp och tänkte på lite av varje. När bandagen togs bort visade det sig att de som inte tränat hade tappat dubbelt så mycket kraft som de som tränat i tanken. Det kan vara något att tänka på ifall en kroppsdel blir gipsad.

I tanken kan man lyfta hur mycket som helst.

Varför verkar det märkligt? Vi vet att kropp och hjärna hör ihop, men vi får inte riktigt ihop den tanken i praktiken. Det verkar mystiskt. Men kropp och hjärna har utvecklats tillsammans. De är inte olika substanser, som Rene Descartes och hans efterföljare har hävdat, utan två aspekter av människan. Hjärnan är den del av köttet som tänker och musklerna är den del av köttet som implementerar dessa tankar. De är intimt sammankopplade. Varje rörelse, börjar i hjärnans nervsystem.

Varför är schimpanser så starka?
De som börjar träna styrka märker att de snabbt blir mycket starkare. Däremot dröjer det innan musklerna börjar växa. Hur kan vi då bli starkare? Det beror på att nervsystemet blir bättre på att rekrytera rätt muskelfibrer för uppgiften. Vi orkar lyfta mer, därför att fler muskelfibrer arbetar synkroniserat. Det är inte bara storleken som avgör styrka, utan även hur fibrerna arbetar och drar tillsammans. Muskelarbete är en oerhört komplicerad process som kräver samverkan mellan proteiner och signalsubstanser och denna samverkan blir snabbt bättre med träning. Man kan likna muskler vid att ro en stor galär. I grunden är det två proteiner där den ena drar den andra, ungefär som åror drar en båt genom vattnet. Ju bättre samordning mellan roddarna i en båt, desto mer vatten kan flyttas bakåt med hjälp av årorna vilket får båten att röra sig i motsatt riktning men med samma rörelsemängd.

En schimpans kan rekrytera en större andel av sina muskelfibrer. Det gör dem fruktansvärt starka i förhållande till sin storlek, vilket visade sig för några år sedan då en rasande schimpans slet loss ansiktet på sin ägare. Vi var förmodligen också så starka en gång i tiden, men vår utveckling styrdes av ett behov av motorisk kontroll. Vi kan med god precision kasta spjut och stenar och trä nålar på en tråd. En schimpans klarar inget av detta. Det ser närmast komiskt ut när de kastar stenar. I jämförelse med schimpanser har vi fler motoriska nervceller som kan engagera ett fåtal fibrer åt gången. Schimpanser har färre motoriska enheter, men de som de har drar istället stora buntar med muskelfibrer vilket ger dem övermänsklig styrka.

Kanske anekdoter om övermänsklig styrka - om mödrar som lyfter upp bilar för att rädda sina barn - är ett slags återgång till detta primatstadium. Det är dock svårt och oetiskt att återskapa en sådan situation i experiment och jag tror ingen vet om det är sant eller möjligt.

35 % starkare genom att tänka
För drygt tio år sedan kom en studie om att personer som tränade sitt lillfinger i tanken blev 35 % starkare på en månad, medan en kontrollgrupp som fysiskt tränade sina lillfingrar blev 50 % starkare och en grupp som gjorde varken eller stod kvar på 0 %. Några år senare kunde hjärnforskare visa att tanketräning och fysisk träning aktiverade samma områden i hjärnan.

Det räcker dock inte med tankar allena. Kropp och hjärna hör ihop. Att lyfta en vikt är bättre än att tänka att man lyfter en vikt, precis som en verksam medicin är bättre än placebo. Men att både tänka och lyfta är sannolikt bättre än att bara lyfta. Eller bara springa. Eller bara tänka.

Tänka på skidor
Eftersom det inte finns någon snö får jag tänka att jag åker skidor, eller titta på bra skidåkare. Det aktiverar områden i hjärnan som jag sedan kan återanvända när jag åker skidor på riktigt. Just nu kan jag bara springa. Det kan jag göra på riktigt.

På galärerna höll en trumma takten för att synkronisera roddarna. Takt är viktigt i all slags träning. När jag springer håller den taktfasta trumman i bröstet takten åt mig. Tre in och två ut, tre in och två ut.

Vår inre löpare

Förra veckan sändes det tredje och sista avsnittet i Vetenskapens värld om Människans inre fisk, ödla och apa. Det är den bästa programserie jag sett om evolutionen, vilket inte är så förvånande med tanke på att programledaren Neil Shubin skrivit en av de bästa böckerna i ämnet: Your inner fish.

TV-serien målade evolutionen med bred pensel, men tecknade vissa avsnitt med den allra tunnaste och finaste penseln, t ex hur benen i ödlornas käkar vandrade upp och bildade avancerade konstruktioner av små ben som blev våra öron. Däremot tog man inte upp människans senaste utveckling - hur vi skakades ner från träden och började gå och springa. Jag hade gärna sett ett fjärde avsnitt om vår inre löpare, så tanken med det här inlägget är att ge Vetenskapens värld ett manus att utgå ifrån när det blir aktuellt med en fjärde del :)

Människans evolution
Jämfört med vår närmsta levande släkting schimpansen är människan ganska klen. Schimpanserna är starkare, snabbare och svingar sig mellan trädgrenarna på ett sätt som inte ens den bästa gymnasten kommer i närheten av. Men vi slår dem - och alla andra däggdjur - i långdistanslöpning. När en schimpans tar ett steg kräver det fyra gånger så mycket energi som för en människa. Människan är helt enkelt konstruerad för att gå och springa långt.

Ett försök att illustrera evolutionen med hjälp av tre motvilliga statister en vacker novemberdag.

För omkring 10 miljoner år sedan skildes schimpansernas och människornas utvecklingslinje åt. De gick sin väg och vi sprang vår väg. De stannade kvar i skogarna, medan våra förfäder klev ner från träden. Det var ett litet steg för vår förfader, men ett stort steg för mänskligheten.

Dessa hominider såg mer ut som apor än som människor. De hade ett ben var kvar i träden. Med tiden blev det allt förre träd och allt mer savann, så hominiderna tvingades äta annan mat än enbart frukt för att överleva - som löv, rötter, rotknölar och frön. Förmodligen även insekter och kött.

De som överlevde på savannen tvingades anpassa sig till en farlig värld fylld av sabeltandade kattdjur, giftiga ormar och gigantiska rovfåglar. På dagen var hominiderna självsäkra samlare, asätare och jägare. På natten var de dock ängsliga villebråd.

För två miljoner år sedan utvecklades en ny art, Homo erectus. Deras kvarglömda skelett visar på en mängd anpassningar till en löpande livsstil, som båggångar i örat, längre ben och kortare armar, cylinderformad bål och sist men inte minst - djurvärldens kraftigaste skinkmuskel. Dessutom försvann pälsen och förmågan att svettas utvecklades.

Några viktiga anpassningar. En jämförelse mellan Homo erectus och Australopithecus afarensis. Källa: Nature.

Tidigare rådde stillestånd mitt på dagen - det var för varmt. Men hominiderna kunde svettas och göra sig av med överskottsvärme, vilket gav en stor fördel i kampen för att överleva.

Huvudet på skaft
En av de viktigaste anpassningarna var utvecklingen av nackligament som stabiliserade huvudet. Tittar man på schimpanser ser man hur deras huvud studsar fram och tillbaka när de springer – de saknar dessa viktiga ligament. Löpare som hästar, hundar och människor har dock oberoende av varandra utvecklat kraftiga nackligament. Tack vare dessa stabilisatorer kan vi hålla huvudet stilla, vilket är en anmärkningsvärd konstruktion för en tvåbent varelse som människan. På fyrbenta djur som vargar är huvudet riktad som en projektil framåt. Det är extremt svårt för en tvåbent varelse vars huvud studsar upp och ner på en hoppstylta. En bra löpare rör sig så lite som möjligt i höjdled och tack vare muskler, senor och armar kan vi balansera huvudet på skaftet och samtidigt hålla det stabilt både vertikalt och horisontellt. Våra ögon är riktade framåt som hos en varg, inte åt sidan som på rådjur och kaniner.

Vestibulo-okulära reflexen. Finurlig i sin enkelhet. Källa Wikipedia.

När vi rör huvudet känner örats båggångar av dessa rörelser och aktiverar en reflex som stabiliserar bilden av t ex ett bytesdjur på mitten av synfältet genom att producera en ögonrörelse i motsatt riktning till huvudets rörelse (vestibulo-okulära reflexen). Vi kan vrida bålen och huvudet när vi springer, men ändå fixera blicken på ett mål i fjärran. Reflexen måste ha varit viktig när vi jagade byte.

Vår inre löpare
För mellan 100 - 200 000 år sedan utvecklades Homo sapiens i Afrika. För 10 000 år sedan hade den nya arten befolkat större delen av världen, från Sydamerika till Australien. Det är en kolonisering som saknar motstycke.

Homo Sapiens använde fantasi och intelligens när de jagade. De försökte tänka som bytesdjuret. När bytet var inom synhåll, fixerade jägaren det på näthinnan och sprang tills bytesdjuret kollapsade av värmeslag. Jägaren blev också trött men uppmuntrades av endorfiner och endocannabonider och uppbådade kraft att döda bytet. Det är ursprunget till "runners high". Denna förmåga att springa långt mitt på dagen i värme var avgörande för vår arts framgång. I en studie för några år sedan kunde man se att en mutation i genen ACTN3 som förbättrade uthålligheten snabbt spred sig i populationen, vilket visar att löpning var värdefullt för vår överlevnad som art.

Vi springer av många anledningar, men den djupaste orsaken är att löpning aktiverar urgamla program i våra kroppar. Hela vår fysiologi - från skallens form till hur fotvalven välver sig - är utformad för att maximera vår förmåga att springa långt. Jag tror det är därför vi mår bra av att springa.

Vi är alla löpare
Vi är inte starka och vi är inte snabba, men vi hittade en lucka och skapade vår egen nisch och jorden är numer överfylld av ättlingar till de första löparna. Jag är fortsättningen på en två miljoner år lång stafettkedja av löpare och jag springer min sträcka. Loppet startade på Afrikas savanner och har sträckt sig runt jordklotet och det finns inget mål. Löpningen är ett mål i sig.

Varje söndag de senaste veckorna har jag sprungit en runda runt halva Härnön utan att titta på klockan. Jag springer på känn utan att ta ut mig och jag fokuserar på löpteknik. Varje gång går det lite fortare. Jag lyfter fötterna som om jag springer på brännhet sand och blicken är fastlåst vid ett suddigt byte långt bort i fjärran. Jag försöker springa innan det blir mörkt. Man har inte många timmar på sig nu. Det måste bli mörkare, innan det blir ljusare.

En skör apa

En eftermiddag slog det mig att fyra av sex runt fikabordet just då var mer mer eller mindre skadade - en ömklig samling sneda ryggar, trasiga nyckelben, ömmande ljumskar, smärtande knän och onda fötter. De enda som var någorlunda skadefria var jag och en dam som närmar sig pensioneringen. Hon missar aldrig att påpeka att träning är farligt.

Under ytan ser knät ut så här. Källa Wikipedia.

Vår närmsta förfader Homo Erectus hade säkert också ont ibland, fast han spelade varken fotboll eller sprang runt i vadderade skor. Däremot var han - liksom jag - en benhög som klistrats ihop med naturens silvertejp - ligament. Det är bara att slita upp huden över knät och se efter. Det ser ut som om evolutionen rafsat ihop det som fanns tillgängligt - muskler, brosk, senor, bindväv och ben - och knutit ihop det med några dubbelknutar. Det är inte konstigt att knän går sönder ibland.

En skör apa
Eftersom våra förfäder alldeles nyss klättrade ner från träden borde vi ha starka överkroppar. Men jag kan aldrig bli lika stark som en schimpans. En schimpans kan förvisso göra chins hela dagen, men jag springer bättre. Att springa långt och att kasta spjut är det enda rent fysiska som vi människor är riktigt bra på.

När jag var fem år bläddrade jag sönder en tjock djurbok och min högsta önskan var att bli en Gibbonapa. Nu är jag ganska glad att den önskan inte slog in, fast lite kul hade det varit att svinga runt och reta några stöddiga tigrar som klippet nedan visar. Men varför är apor stabila och smidiga och inte vi? Är människan en skör apa?

Det enda tvåbenta däggdjuret
I ett blogginlägg på Scientific American påpekar biologen Elisabeth Preston att inget annat däggdjur förutom människan har uppfunnit tvåbentheten. Det fanns tvåbenta dinosaurer, men de utvecklade tvåbentheten under flera miljoner år och de stod inte rakt upp, utan lutade framåt och balanserande kroppen med en svans. Fåglarna härstammar från dinosaurer och de har haft lång tid på sig att smälta samman alla småben i fötterna till ett enda starkt ben, mellanfotsbenet - tarsen. Det ger fåglarna starka, stela och orörliga fötter. De går inte sönder så lätt. Man ser aldrig en pingvin med korsbandsskada eller hälsporre. Det är samma sak med apor. De slåss, ramlar och slår sig men reser sig alltid upp igen; de ligger inte kvar som nedsparkade fotbollspelare.

Enligt Elisabeth Preston beror människans vekhet på vår snabba utveckling från trädlevande frukterianer till tvåbenta jägare. Våra förfäder hade kraftiga griptår och extremt flexibla fötter och fotleder, perfekt anpassade till ett liv i träden. När de klev ner från träden tvingades de till en rad mekaniska utmaningar. Ingen bygger en stol som ska stå på två ben, men evolutionen var tvungen att bygga en konstruktion som balanserade på två ben och som dessutom kunde springa. Det är svårt nog för en robot att stå upp, för att inte tala om att få den att springa eller hoppa.

Ett lyckat evolutionärt snedsteg
Den viktigaste utmaningen var att stabilisera apans flexibla gripfot med 26 enskilda ben till en fast plattform att landa på. Evolutionen löste detta genom att binda samman benen med ligament och skapa en båge - ett fotvalv. Muskler som en gång användes för att gripa grenar stöder nu detta valv. Varje gång foten träffar marken, måste den vara både tillräckligt flexibel för att absorbera stötar och anpassa sig till ojämn terräng och tillräckligt styv för att fjädra upp igen.

Foten har mer än 100 ligament. De håller samman alla ben och leder och ger foten dess rörlighet. Det är en perfekt konstruktion efter sina förutsättningar. Men våra fötter är inte stabila som fågelfötter. Det kan räcka med ett snedsteg. En av de vanligaste stukningarna inträffar när ett ligament i fotleden som kallas anterior talofibular ligament töjs ut. Inga andra apor har detta ligament. Antropologen Jeremy DeSilva tror att den tidiga människan utvecklade detta ligament för att stabilisera fotleden. När en människa kliver snett, kan detta extra ligament i fotleden vara nödvändigt för att hålla ihop hela bunten av block så att de inte glider isär. Foten går inte av, men den blir stukad och vi kan inte använda den på flera veckor.

En människa balanserar på ett skelett som egentligen är en massa block som är staplade på varandra. Benen i fotleden har platta ytor som sitter ovanpå varandra, till skillnad från de krökta och tätt monterade fotledsbenen hos en schimpans. Människan har även fluffiga knän med breda, platta ytor som sprider ut kroppstyngden när vi springer. Men om vi vrider knät för långt åt något håll, då kan korsband och ligament som håller knät på plats skadas. Även menisken - små dämpande broskskivor som pressats in i knät - är känslig för vridningar.

Man kan kanske säga att tvåbentheten fungerade tillräckligt bra. Människan tog över världen. Vi hade råd att stuka våra fötter lite då och då. Man har sett vrickade fotleder redan hos Homo Habilis för 1,8 miljoner år sedan. Det tog inte knäcken på Homo-släktet. Släktet vinglade vidare.

Människan är en löpare
Människan utvecklade ett skelett för att klara av att springa långa sträckor. Det kan man dels se på hur skelettet är utformat, dels på sådant som förmågan att svettas och kyla ned kroppen, säger Irene Davies. Hon forskar på biomekanik på Harvard University och förespråkar en mer naturlig löpstil, den löpstil som människan utvecklade på savannen. Den tidiga människan drabbades också av skador, men knappast lika ofta som dagens löpare. Evolutionen sållade bort de sämsta och de mest skadebenägna löparna.

Genom att springa barfota eller i minimalistiska skor lär hjärnan sig att landa foten försiktigt. Davies tror att framfotalöpning på sikt kommer att minska antalet skador. Skor som ger alltför mycket stöd ger slöa fötter och försämrar kopplingen mellan fot och nervsystem. Det är som att boxas i handskar. Man slår hårdare med en handske på handen än med en bar hand. Problemet är att även om landningen känns mjuk så fortplantas en kraft genom kroppen som ebbar ut någonstans i ryggtrakten. Foten kraschlandar mer än 150 gånger i minuten och till slut går skelettet sönder. 

Vana barfotalöpare använder ett kortare steg, landar på fram- eller mittfoten och har kortare markkontakt. Den kraft som fortplantar sig upp i kroppen när foten landar är också väsentligt lägre än hos de löpare som landar på hälen. Den stora skillnaden mellan barfotalöpning och löpning i tjocka skor är att löparen omedvetet sätter i foten mer varsamt när han är barfota, eftersom man känner av underlaget bättre och blir mer känslig för fotens återkoppling från mötet med naturen. Det tycks därför som om vana barfotalöpare är bättre skyddade mot skador i fötter och ben.

Det viktigaste, säger Davies, är att träna sina fötter. Det är inte många som tränar fötterna på gym. Men starka fötter är den grund vi står på. De ska räcka hela livet. Själv springer Davies helt barfota, medan antropologen DaSilva har köpt ett par minimalistiska Nike Free. Båda två har blivit påverkade av de kunskaper som de fått från sitt arbete.

Själv springer jag också barfota ganska ofta. Fötter, vader och rygg känns starka. Det är högerknät som är min akilleshäl. Jag har haft ont i det av och till sen jag var tonåring. Jag kommer att lägga ner mycket medveten tid på att träna knät under vintern. Just nu känns det bra från fötter till rygg. Idag testade jag dessutom en ny träningsmetod som verkar intressant och lovande. Jag ska skriva om den i veckan.

Jag är dock medveten om att jag är en skör apa och vilken dag som helst kan jag ta mitt sista löpsteg. Det kan räcka med ett enda snedsteg. Jag springer så länge jag kan och jag springer för att jag kan.