想丛林穿梭、飞檐走壁？你得换个屁股！

太长不看版：

1. 灵长类爬得快，因为身体里长了根“杠杆”；

2. 人想走路，就得放弃上树；

3. 走路的骨骼结构，爬树快不了。

人，算是灵长类里最不擅长爬树的了。

别说比不过身手敏捷的猴子了，连看似笨重的银背大猩猩都比我们强。虽然成年雄性的银背很少上树，但那不是攀爬能力的问题，主要是树不行。

金刚不爬树，只是没有合适它的树。图片来源：Wikipedia

不擅长爬树也翻不过墙头，人在灵长类里论攀爬这项特技只能垫底儿！不过，人类学家们已经帮你把借口都想好了——现代人类之所以不长于攀爬，问题就出在适于直立行走的屁股上。

灵长类爬这么快？

因为骨骼里藏着杠杆

灵长类爬得快众所周知，你看看猴子。在自然保护区里，野生猕猴向来是在树冠间“飞檐走壁”。有时它们爬得飞快，甚至连影子都捕捉不到，只留瞬间的穿林打叶声。

猴子之外，在开阔草原上生活的狒狒，只要有机会上树，也会立马窜得没影。

丛林里的狒狒。图片来源：krugerpark.co.za

卓越的攀爬能力是灵长类家族的祖传技术，而要修炼此般功夫，又需要怎样清奇的骨骼呢？

让我们看一下爬梯子的时候骨骼是怎么动的！

回想一下，你爬梯子的时候，身体哪些部位在用劲？除非你是臂力惊人的单杠满分少年，否则下肢的配合是不可或缺的。

图片来源：pngtree.com

攀爬和直立行走时用到的下肢肌肉很相似，都是在收腿伸腿（两者只是幅度不同，攀爬多增加了蹲起动作）。这其中，大腿部分发挥关键作用的肌肉是，股四头肌肌群（大腿前侧的肌肉）和腘绳肌群（大腿后侧的肌肉），这两组肌肉都是一端连在骨盆上，一端固定在膝关节上，控制着下肢的行走和攀爬。

股四头肌群，位于大腿正面。腘绳肌群，位于大腿后面。 图片来源：Pinimg.com

那么，在人类骚气地行走或者笨拙地攀登时，腿上这些零部件到底如何在工作呢？其实本质上借用了杠杆原理。

还是以爬梯子为例：

最开始，大腿前侧的肌群紧张收缩，带动股骨（大腿骨）以髋关节（大腿根）为轴心向前上方转动，提溜起膝盖；同时，大腿后侧的肌群收缩，弯曲膝盖，脚踩住梯子的上一级横杆。

接下来，小腿固定不动，以膝盖为轴心，大腿前侧的肌群重新“拉直”膝关节；同时，以髋关节为轴心，大腿后侧的肌群（和臀部肌群一起）向后拉大腿，伸展髋关节，“撬”起身体，最终实现一个完整的攀爬动作 [1]。

灵长类亲戚和人类的解剖结构基本一致，它们下肢的肌肉骨骼也是这么运转的。

这个杠杆是股骨本身，支点则是髋关节。杠杆的动力来源自肌肉对股骨下端（靠近膝盖的一边）的拉扯，要克服的阻力是身体的重力。

就像生活中的扳手，股骨好比“扳手柄”，髋关节好比转动的轴心。在腿部肌肉拉动扳手向上或者向下转动的时候，人类或猴子大猿们就完成了迈步前进，或是在树林间攀援直上的动作。

显然，在大腿后侧肌群的拉动下伸展髋关节“撬”起身体是向上攀爬时重要的一环。而人类的爬树能力之所以在灵长类家族里不幸垫底，问题就出在这个“扳手”系统上 [2]。

上树 or 走路

骨头结构有不同

杠杆的力臂越长越省力。对于大腿后侧肌群、大腿骨和髋关节组成的这套“扳手”系统而言，力是由肌肉提供的，力臂就是杠杆支点到肌肉的最小直线距离。

线段B代表大腿股骨，圆圈A是旋转中心（髋关节），Fm表示大腿后侧肌群的用力方向，r是力臂的长度。图片来源：参考文献 [2]

大腿后侧肌群在髋关节上的那一端固定坐骨上，因此坐骨越长，“扳手”系统的力臂就越长，攀爬时下肢运动的过程也就越省力。非人灵长类的坐骨普遍朝向身体后方，在它们跳跃落地时就可以轻松不费劲。

图中可以看到猿猴在四足着地的姿态中，坐骨与力臂的方向一致，坐骨越长越省力。图片来源：参考文献 [2] 

也许有朋友要问了，如此优秀的骨骼结构，人类为什么不要了？因为人类更需要直立行走，而行走和爬树的骨骼结构不可兼容。

当一只猩猩站直的时候，大腿后侧肌群的力臂长度几乎归零！这意味着，肌肉提供的动力在这个姿势下就失效了。纽约市立大学的研究团队发现，这种失效的情况非常普遍：在十余种灵长类的下肢结构里，都是类似的情况。

也就是说，用猴子和大猿们的坐骨结构行走，不仅不省力，反而是步履维艰。

从这张合成图里可以看出，猩猩们直立行走，比人类费劲多了。图片来源：mx.dk

用“扳手”模型理解一下：当猴子和大猿们试图站立行走，其实意味着施加在“扳手柄”（大腿股骨）上的力转变了方向。力量几乎是在沿着扳手柄的长轴向前顶去，这样只是在把股骨往正上方硬拽，而不能前后转动，当然是在做无用功。

非人灵长类在直立姿态时，髋关节A，股骨B，以及大腿后侧肌群用力方向Fm相距越来越近，力臂r变得非常短小。图片来源：见参考文献 [2]

所以说，如果人类的坐骨和非人灵长类一样，又长又朝屁股下方，那么我们就不要期望潇洒的步态了。

人的直立之路

靠坐骨变迁

既然上树和走路所需要的是完全不同的坐骨形态，那相比非人灵长类，人类的坐骨又是怎么个创新的长法？怎么保证两足行走时也能昂首阔步呢？

研究人员在测量了地猿、南方古猿，以及现代人的坐骨形态后，找到了人类独特的坐骨变化趋势。

地猿和南方古猿被认为是人类数百万年前的祖先，其中地猿生存年代最早，南方古猿相对晚一些。在地猿化石中，坐骨的走向轻微转向背侧，既保证了爬树的能力，也可以算近似直立行走。

南方古猿和现代人则完全不同了——他们的坐骨长度变短，也不再朝下，而是更极大地转朝向背侧。这样一来，大腿后侧肌群、坐骨、髋关节在直立状态下不再重合于同一条直线，很好地解决了灵长类直立行走时“力臂归零”的Bug。

从左向右依次为地猿、南方古猿、现代人的骨盆结构，下方红色条带指示的是坐骨的位置。坐骨在进化过程中越来越朝向背侧。图片来源：见参考文献

然而，现代人的爬树技巧也因此大打折扣。向上攀爬时，腿抬得较高，大腿后侧肌肉的力臂变得很短小。这就好像用扳手时不正经握住把柄尾巴，非要捏着扳手头部使劲，这当然会费力不讨好了。

所以说，有得就有失的人间真理在自然演化中也同样适用。用祖传的爬树技巧换自创的直立行走，这笔交易也算是明智之举。毕竟这让我们得以走下树梢，创建文明。

出野外就会知道，相比于爬树，猴子们更爱爬的是你的三脚架（摄影：中山大学伍乘风）

一个AI

刚下树就把窝砍了，你们对得起祖先么？

作者：惠佳明

编辑：明天，Iris

参考文献：

1. 李世昌. 运动解剖学（第三版）[M]. 高等教育出版社, 2015.

2. Elaine E. Kozma, Nicole M. Webb, William E. H. Harcourt-Smith, et al. Hip extensor mechanics and the evolution of walking and climbing capabilities in humans, apes, and fossil hominins[J].PNAS, 2018.

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