Ardi - den första förmänniskan

Hur blev apan människa? En upptäckt i början av 2000-talet av ett homonin-skelett som kom att kallas Ardi har gett nya ledtrådar. 

Ardi

Ardi påminde om en apa och hennes hjärna var ungefär lika stor som en schimpanshjärna. Varför är hon då inte en apa? Det starkaste beviset för det är att hon sannolikt gick på två ben. Tvåbenthet är extremt sällsynt i djurriket. Apor reser sig ibland på två ben, men bara korta stunder. 

Ardis skelett visar på anpassningar som visar att hon är ”på väg” att utvecklas till en människa, men det betyder inte att hon var outvecklad. Hon var perfekt anpassad till sin miljö. Ardi tillhörde en art som levde sitt liv både på marken och i träden. En ”felande länk”, som man sa förr. Men det finns inga felaktiga länkar, utan bara en enda lång kedja av färdiga länkar. 

Ardis bäcken

Schimpanser svänger från sida till sida när de går. Människor svajar dock inte i nyktert tillstånd, utan vår bål rör sig rakt och energin används till att driva kroppen framåt, inte till att stabilisera bålen. Denna stabilisering beror till stor del på en förändring av bäckenet som förändrats i sidled för att underlätta tvåbent gång. 

Schimpansernas bäcken är riktade bakåt. De kan inte stå på ett ben som de flesta människor kan. Vi har muskler vid höften som kan balansera kroppen ovanpå ett ben i taget när vi går. En schimpans kan bara balansera kroppen genom att luta åt andra hållet - det är därför de svajar så lustigt när de vinglar fram på två ben. 

Ardis skelettrester visar att hennes bäcken liknade vårt, därmed är det troligt att hon gick ungefär som vi. Andra skelett från tidigare arter bekräftar att de första homininerna troligtvis hade en gångart som påminde om vår. 

Fyrfota djur har en konkav ryggrad. Det har schimpanser också och när de reser sig upp på två ben lutar de framåt med kroppen en aning framför höften. Människans ryggrad har dock två böjar, en längs ner och en längst upp - som ett spegelvänt s. 

Människan har fler kotor på den nedre ländryggen. Du har fem kotor, medan schimpanser har tre eller fyra kotor. Kotorna i ländryggen är dessutom kilformade så att de håller ihop och stabiliserar varandra som ett valv. Kilformen gör så att ryggraden svänger in just över bäckenet och placerar bålen ovanför bäckenet. I den övre delen av ryggraden finns en likadan sväng som flyttar nacken nedåt istället för bakåt. Det är en perfekt anpassning till ett liv som jägare och samlare, men inte för bönder eller kontorsarbetare som kröker rygg. Ardis bäcken tyder också på en s-formad ryggrad.

Energieffektiva löpare

Längst ner på kroppen finns en rad viktiga anpassningar som skiljer människan från apor. När du går landar du på hälen och valvet under foten trycks ihop och ger dig skjuts i avstampet. Ardis tår kunde böjas som människotår, vilket inte en schimpans kan. Men hennes fötter var också kraftiga med en stortå som kunde gripa tag i grenar. Benen var kortare och en aning böjda, vilket underlättade klättring. Men Ardi var inte en apa och hon var inte en människa. Hon var en Ardipithecus ramidus, en art med ett ben i trädet och ett ben på marken. 

Ardipithecus ramidus

Varför utvecklades Ardi och homininerna mot tvåbenthet? För att frigöra händerna? Kanske, men det dröjde lång tid innan händerna kom till användning. Tyrannosaurus Rex hade också armar men kunde varken göra en armhävning eller hantera en hammare. Det kan inte kängurur heller. Det är troligare att det fanns ett urvalstryck att spara energi. Klimatet tvingade homininerna att gå längre för att leta mat. Att ta sig fram på två ben är fyra gånger effektivare än att ta sig fram på fyra ben.

Utveckling och  avveckling

Variation leder till utveckling. En del schimpanser har tre kotor, andra fyra kotor och några till och med fem kotor. Om en ländrygg med fem kotor ger en individ en liten fördel, då sprider sig denna egenskap snabbt i genpoolen. Detsamma gäller bäcken, fötter och huvudets form. En fördel på någon procent, ger effekt på sikt. Med tiden stärktes fötterna med stabila valv och hälsenorna förlängdes. Tårna som tidigare greppat om grenar krympte. 

Som vandrare och löpare är foten lika viktig för människan som fenorna för en späckhuggare eller vingarna för en fiskmås. En fot har 20 muskler, 26 ben, 80 senor och ligament. Det tog miljoner år att bygga om en fot för klättring till en fot för löpning, och nu är det foten du möter naturen med. Det är fötterna som driver dig framåt.

Fenorna på späckhuggare som lever i fångenskap kollapsar och hänger över ryggen. De behöver inte använda fenorna för att leta mat i havsdjupen. På samma sätt har människans fötter kollapsat. De används för lite. Fötter ser inte längre ut som fötter.

Själv springer jag gärna barfota eller i löparsandaler. Det känns bra och jag är van vid det. Men på vintern kör jag dubbat.

Människan är den fetaste primaten

Långt innan det fanns skräpmat och sociala media var människan ganska fet, åtminstone jämfört med andra primater.

Jämfört med andra primater är till och med vältränade idrottare ganska feta. Människor behöver en fettprocent runt 15-30 procent, medan andra primater sällan har mer än 9 procent.

"Vi har alltid varit den feta primaten", säger Devi Swain-Lenz, vid Duke University. Han och ett forskarteam från Duke har nyligen upptäckt att vårt DNA utvecklades på ett annat sätt än hos schimpanser efter att vi delat på oss från en gemensam förfader för omkring 8 miljoner år sedan. Det ledde till att människor lade på sig vitt fett istället för det mer hälsosamt brunt fett. Brunt fett bränner kalorier, medan vitt fett lagrar kalorier. Resultaten publicerades den 24 juni i tidskriften Genome Biology and Evolution.

Forskarteamet från Duke, under Swain-Lenz och biologen Greg Wray, samlade fett-prover från människor, chimpanser och rhesusapor. De skannade fettproverna för att se skillnader i fettcellernas DNA. Det var då de upptäckte ett återkommande fragment av DNA som hjälper till att omvandla vitt fett till brunt fett.

Bild av Bernd Hildebrandt från Pixabay

Fettet runt midjan är vitt fett. Det är ett lager som är bra att ha under perioder av svält. Det bruna (eller begia) fettet kan däremot bränna kalorier för att skapa värme och hålla dig varm. Brunt fett triggas av kyla och - om du fryser - anpassar du dig till kalla vintrar.

Hjärnans fel

Det visade sig att det DNA som omvandlar vitt till brunt fett var undanstoppat och svåråtkomligt i mänskligt DNA men inte i schimpansernas DNA. Vi har alltså förlorat en del av den förmågan. Omvandlingen av fett kan bara aktiveras av kyla (men kanske också kaffe enligt en ny studie).

Men varför måste du frysa, medan andra primater kan ligga på ryggen och bränna fett? Jo, du behöver - precis som andra primater - vitt fett för att skydda vitala organ, som buffert under svält och som skydd mot kyla, men du har dessutom en enorm hjärna. Du behöver massor av vitt fett för att försörja denna hjärna. Hjärnan har tredubblat sin storlek på 8 miljoner år och suger åt sig mer än 20 procent av all energi. Hos ett växande barn slukar hjärnan 50 procent av all energi. Det behövs en rejäl buffert. Schimpansernas hjärnor har inte vuxit under samma tid. De klarar sig ganska bra, men människan har spridit sig över hela världen.

Så det är alltså hjärnans fel att man ser ut som man gör ... Men hellre småfet och smart än alternativet.

Hjärnfysikbloggen: född löpare

Det sägs att människan är född löpare. Men till skillnad från antiloper - som springer några timmar efter födelsen - tar det några år innan människan kommer på benen och lär sig springa. Men när vi lärt oss springa är vi det mest effektiva långdistansdäggdjuret. Hur kommer det sig?

Vår närmsta släkting schimpansen är nämligen inte särskilt uthållig. De slår med lätthet en människa på 100 m och i brottning, men de kan inte springa en kilometer. De svettas dåligt och blir snabbt överhettade. De kan inte jogga, bara rusa eller gå på sina knogar. När de springer på två ben ser de ut som fulla sjömän som vinglar hit och dit. Deras huvuden studsar runt för det finns inga nackligament som håller skallen på plats.

En ny studie på möss visar att människans löparförmåga sannolikt beror på en trasig ...

Läs fortsättningen på Hjärnfysikbloggen.

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.