科學人／現代智人的祖母「露西」能跑多快？ 學者給解答

圖／freepik

2024年11月是知名古人族化石「露西」發現50週年，這具屬於阿法南猿（Australopithecus afarensis）、320萬年前的雌性骨骸，發現於東非衣索比亞的阿法爾地區。「露西」造成轟動，是因爲她的膝關節化石顯示她可以直立行走，發現她的人類學家約翰森（Donald C. Johanson）等人進行了生物力學研究，推論露西的步態非常接近人類，而這人類的重要特徵。

之後的諸多證據，例如火山灰上的步行足跡，證實阿法南猿具備現代人類行走的足跡特徵，從此阿法南猿在人類譜系中佔有重要地位，取代非洲南猿，被認爲是人族動物最晚的共同祖先。「露西」也因此成爲我們現代智人（Homo sapiens）的老祖母！

現代智人之所以能站上演化的頂峰，憑藉的不只是直立行走。美國哈佛大學生物學家利伯曼（Daniel Lieberman）於20年前曾經推測，相較於雙足步行，跑步對於人類演化可能更具影響力；但是，老祖母「露西」能跑步嗎？跑多快？這個問題，拜資訊科技進步之賜，最近有了答案。

英國利物浦大學研究演化生物力學的研究員貝茨（Karl Bates）等人利用先進的3D數位技術，以「露西」的骨架重建肌肉模型，再利用模擬運算讓這個數位露西「奔跑」，並與現代智人的數位模型做比較。結果發現，露西雖然能夠跑步，但速度並非她的強項，而且她也跑不太遠。

要計算已滅絕人族的跑步能力，不能只靠骨骼化石與腳印。貝茨的團隊根據露西的骨骼結構、現代猿類的肌肉特徵，來推算露西的肌肉構造與肌肉量，並據此模擬露西跑步的動態。這個研究發表於2024年底的《當代生物學》（Current Biology），網路版還有數位露西跑步的動畫，模擬顯示，露西跑步的速度只有每秒2.28公尺。

貝茨也讓露西的骨骼結構配上類似現代人類的肌肉，跑速提升到每秒4.26公尺，但仍大大落後現代人的每秒7.9公尺。貝茨同時評估了露西的肌肉消耗能量的效率，發現露西跑步應該十分費力。

露西跑不快也跑不遠，貝茨的模擬實驗解釋，原因在於阿法南猿缺乏阿基里斯腱（Achilles Tendon），而且小腿三頭肌（triceps surae）結構與我們人類差異很大；現代人的這種肌肉與肌腱組合，可以讓我們肌肉收縮、能量運用更有效率。

美國杜克大學的演化人類學家龐澤爾（Herman Pontzer）研究人類跑步與生物能量，他認爲貝茨的研究方法「非常周密」，詳細說明了阿法南猿的跑步速度及現代智人長跑能力所需的肌肉條件。

貝茨補充，除了上述原因，露西的身體結構、整體比例也限制了她的跑步表現。貝茨認爲他們的發現，支持了現代智人的這些解剖特徵是因應長跑而適應演化的假說，長跑並非雙足行走的附加產物。

（本文出自2024.12.31《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）