觀察棒球投手,揭開人類擅長拋擲的演化奧祕

觀察球員投球的影片可發現,人體具有類似彈弓的活動機制,因此能把力量儲存在肩膀和軀幹。

編譯 | 汪芃

有學者將大學運動員投球的動作錄影並進行研究,指出人類之所以能有時速160公里快速球等亮眼運動表現,是因為我們擁有特殊的生理結構,而這些解剖特徵早在200萬年前的人族(Hominini,包含人屬及黑猩猩屬等品種)祖先身上便存在了。

這種拋擲東西的能力或許是人類狩獵能力的一大關鍵,因此在我們的演化史中扮演重要角色。

研究主持人是美國喬治華盛頓大學(George Washington University)華盛頓特區校區的生物人類學者羅奇(Neil Roach),他指出:「或許我們的遠古祖先就是因為能拋擲東西,才能以安全有效的方式擊斃大型獵物。」又或許因為能攝取到高熱量的肉和脂肪,早期人族的腦部和身體才得以發育成長,進而擴張活動範圍到世界各地。這份研究已於6月26日發表在《自然》期刊上。

羅奇解釋,雖然有些靈長類動物偶爾也會丟擲東西,準度也算可以,但只有人類會經常拋擲物體,且兼具速度和準確度。

羅奇指出,成年的雄黑猩猩拋擲東西的時速約為30公里,但12歲的人類兒童丟棒球的速度就比這快了3倍,事實上,人體能做出最高速的動作是扭轉肱骨(即上臂骨),速度換算起來一秒能扭轉整整25次,而這正是我們拋擲東西時所做的動作。

羅奇和研究同仁發現,人類拋擲東西的力量和精準度幾乎都歸功於肩膀的演化適應。

揮臂準備期

研究團隊使用高速動作擷取攝影記錄了20位大學運動員的拋擲動作,其中包含16位棒球隊員。接著研究人員控制這些運動員的投擲力,為的是模仿我們的人族祖先,他們讓學生戴上復健支架,限制學生投球手臂的活動範圍,如此模擬從化石紀錄中所了解的人族關節形狀及組態。

研究團隊分析指出,在人類的拋擲動作中,肩膀肌群所貢獻的力道不到一半。團隊表示,剩下的力量大多來自肩膀及身體其他部位演化出的嶄新特徵,這些與其他人族動物不同的構造讓我們可以將能量短暫儲存並旋即釋放。

人類的軀幹和肩膀能發揮類似彈簧的機制,讓我們可以施展拋擲神功。圖片來源:ERIK ISAKSON/CORBIS

舉例而言,人類肱骨頭(與肩胛骨相連的部分)和肱骨幹所呈的角度最多比黑猩猩少了20°,羅奇指出,如此手臂的活動範圍便比較大,因此人類丟東西前手臂往後擺的角度較大,便能儲存更多能量在肩膀肌腱中。

研究人員發現在揮臂準備期(arm-cocking phase)時,丟擲者的肱骨旋轉角度幾乎比單用肌力旋轉時多了60°,這代表此時韌帶和肌腱確實在延展並儲存能量。

此外,人類的腰部比黑猩猩長而具彈性,軀幹旋轉幅度較大,因此也能在拋擲動作前儲存更多能量。最後研究團隊也指出,人類的肩關節方向亦能強化拋擲的扭力。羅奇表示,種種優勢使得人類手臂構造可比一具強而有效的彈弓。

耐力跑

雖然在某些南猿(australopithecine,亦稱南方古猿,生存年代約為400萬到200萬年前)身上也能找到上述某些生理特徵,但完整的系列特徵直到約200萬年前才出現在直立人(Homo erectus)身上,而或許並非巧合,同時期的人族化石身上也開始出現另一些與耐力跑的能力相關的特徵。

紐約大學人類學者威廉斯(Scott Williams)表示,這份研究成果「提出有力說明,解釋了現代人類的丟擲能力為何集中於肩膀」。

舊金山加州科學館(California Academy of Sciences)的古人類學者艾蘭姆賽吉(Zeresenay Alemseged)也指出:「這研究很有意思,結合實驗成果和解剖學觀察,提出了可驗證的假說。」

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 報導出處:Baseball players reveal how humans evolved to throw so well

責任編輯:Nita Hsu

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