Hidtil overset del af menneskefoden er nøglen til dens udvikling og funktion

En længe overset del af den menneskelige fod viser sig nu at være nøglen til, hvordan foden fungerer, hvordan den har udviklet sig, og hvordan vi går og løber.

Opdagelsen vender næsten et helt århundredes konventionel tænkning om den menneskelige fod på hovedet og kan åbne op for ny forskning i evolutionær biologi ogfå stor betydning for design afeksempelvis fodproteser og robotteknik.

Opdagelsen er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature og er foretaget af et internationalt team af forskere fra Yale University, University of Warwick, Okinawa Institute of Science & Technology og Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet (AU).

Når vi mennesker bevæger os, skubber vi konstant forfoden mod jorden med en kraft, der langt overstiger hele kroppens vægt. Alligevel opretholder foden sin form uden at bøje væsentligt.

Stive fødder er unikke for mennesker blandt primater, og de var vigtige for udviklingen af vores evne til at gå på to fødder, kaldet bipedalisme. Men hvad er det, der gør menneskefødder så stive?

I henhold til den konventionelle tankegang er det hovedsageligt den langsgående bue i foden, medial longitudinal arch (MLA). Buen løber fra hæl til forfod og er forstærket af elastisk væv. Det skaber en struktur, der i næsten et helt århundrede blev betragtet som vigtigste kilde til fodens stivhed.

Foden har imidlertid en anden bue, den tværgående bue, transverse tarsal arch (TTA), der løber over bredden af midtfoden. Og det er denne bue, der ikke tidligere er blevet undersøgt. Forskningsteamet udførte en række eksperimenter på buen via mekaniske efterligninger, fødder fra menneskekadavere og fossile prøver fra for længst uddøde menneskelige forfædre.

Resultaterne viser, at TTA er den vigtigste årsag til fodens stivhed. Faktisk lyder det fra forskerholdet, at TTA er ansvarlig for næsten halvdelen af hele fodens stivhed, hvilket er betydeligt mere, end hvad MLA bidrager med.

”Forestil dig, at du spiser et stykke pizza. For at afstive skiven og forhindre at den bøjer ned, så alt toppingen ryger af, trykker man ned på kanten og indsætter derved en krumning i tværretningen. Det er denne krumning, som forplanter sig gennem skiven, der giver den strukturelle stivhed,” siger adjunkt Marcelo Dias fra Institut for Ingeniørvidenskab, AU, som bl.a. har udført de matematiske modeller og numeriske simuleringer i forbindelse med projektet.

Opdagelsen forklarer dermed muligvis også, hvordan det kan være, at hominiden Australopithecus afarensis, som levede for 3-4 mio. år siden, kunne gå på to ben og efterlade et menneskelignende fodaftryk på trods af, at den tilsyneladende ikke havde en langsgående bue i foden.

Ved hjælp af en af forskerteamet nyudviklet teknik til at måle tværgående krumning ved hjælp af knoglefragmenter kunne forskerne endvidere fastslå, at den tværgående bue sandsynligvis har udviklet sig for 3,5 mio. år siden – hele 1,5 mio. år før oprindelsen af slægten Homo – og var et vigtigt trin i udviklingen af det moderne menneske.

”Det ser dermed ud til, at den menneskelignende hæl-til-tå måde at gå på udviklede sig allerede for 3,5 mio. år siden, fordi TTA udviklede sig på det tidspunkt. Og det er i øvrigt i overensstemmelse med de bevarede fodtryk, der er fundet i dele af Etiopien fra den tidsalder,” siger Marcelo Dias.

Link til international pressemeddelelse.