Menghabiskan lebih banyak waktu duduk di pantat kita bukan hanya masalah obesitas dan penyakit jantung. Pergeseran ke gaya hidup yang lebih santai mungkin berdampak buruk bagi tulang kita juga. Sepasang makalah yang diterbitkan hari ini di Prosiding National Academy of Sciences menunjukkan bahwa manusia berevolusi tulang sendi yang lebih ringan dalam sejarah evolusi kita sebagai respon terhadap perubahan aktivitas fisik.
Konten terkait
- Bagaimana Proyek Pertanian di Brasil Berubah Menjadi Tragedi Sosial dan Ekologis
- Apakah Manusia Kuno Dibangun untuk Bertinju?
Satu studi menunjukkan dengan tepat asal usul tulang yang lebih lemah ini pada awal zaman Holocene sekitar 12.000 tahun yang lalu, ketika manusia mulai mengadopsi pertanian. “Kerangka manusia modern telah bergeser baru-baru ini ke arah tubuh yang lebih ringan — lebih rapuh, jika Anda suka. Itu dimulai ketika kami mengadopsi pertanian. Makanan kita berubah. Tingkat aktivitas kami berubah, ”kata rekan penulis studi Habiba Chirchir, seorang antropolog di Program Origins Manusia Smithsonian.
Studi kedua mengaitkan kelemahan tulang sendi dengan berbagai tingkat aktivitas fisik dalam masyarakat manusia purba, juga terkait dengan berburu versus bertani. Kedua karya memiliki implikasi untuk kesehatan manusia modern dan pentingnya aktivitas fisik untuk kekuatan tulang.
"Kerangka manusia modern yang dibangun ringan memiliki dampak langsung dan penting pada kekuatan dan kekakuan tulang, " kata Tim Ryan, seorang antropolog di Penn State University dan rekan penulis pada studi kedua. Itu karena ringan dapat diterjemahkan menjadi kelemahan — lebih banyak tulang yang patah dan insiden osteoporosis yang lebih tinggi dan keropos tulang yang berkaitan dengan usia.
Para ilmuwan sudah tahu bahwa kerangka manusia modern lebih panjang, lebih tipis dan umumnya lebih lemah dari pada pendahulunya yang hominin, tetapi tidak ada yang yakin apa yang telah mendorong "kegembiraan" ini. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa berjalan dengan tegak membuat lebih banyak tekanan pada persendian untuk pergi jauh. dan ramping, sementara yang lain berpendapat bahwa penurunan aktivitas fisik atau perubahan diet telah di balik perubahan kerangka ini.
Baru-baru ini, para ilmuwan memusatkan perhatian pada tulang trabekular, bahan seperti spons yang ditemukan di ujung tulang yang membentuk sendi. "Pikirkan ujung tulang ayam: Jika kamu memotongnya, maka kamu melihat jalinan tulang yang terjalin, " kata Chirchir. Manusia modern memiliki kepadatan tulang trabekuler yang lebih rendah di dalam tulang tertentu daripada leluhur mereka.
Tulang kenyal merespons stres mekanik, sehingga Chirchir dan rekan-rekannya memutuskan untuk mengambil CT scan tulang tangan primata, termasuk manusia, untuk melihat apakah tulangnya berbeda berdasarkan bagaimana hewan-hewan itu bergerak. “Kami berpendapat bahwa jika orangutan memanjat, ia harus memiliki struktur tulang trabekuler yang berbeda dari pejalan kaki seperti simpanse, ” kata Chirchir.
Tim memperhatikan bahwa pemindaian tangan manusia tampak sangat berbeda dari pemindaian primata mereka. Dalam CT scan, gelembung udara tampak gelap dengan latar belakang putih tulang. "Tangan manusia memiliki sangat sedikit putih dibandingkan dengan tulang tangan primata lainnya, " kata Chirchir, menunjukkan bahwa itu mungkin sangat lapang dan ringan. "Jadi itu yang mengejutkan." Dia dan rekan-rekannya bertanya-tanya bagaimana kepadatan tulang trabekuler di sisa kerangka manusia dibandingkan dengan primata lain dan leluhur manusia purba.
Di bagian melintang kepala metacarpal dan femur ini, Anda dapat melihat penurunan kepadatan tulang trabekuler yang berkembang dari simpanse (paling kiri) hingga manusia modern (paling kanan). ( PNAS / Chirchir et al.) Tim memindai potongan-potongan melingkar dari tujuh tulang di sendi tungkai atas dan bawah pada simpanse, orangutan Kalimantan, dan babun. Mereka juga memindai tulang yang sama pada manusia modern dan awal manusia modern serta Neanderthal, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus dan Australopithecus lainnya. Mereka kemudian mengukur jumlah tulang putih dalam pindaian terhadap total area untuk menemukan kepadatan tulang trabekuler. Mengunyah angka mengkonfirmasi kecurigaan visual mereka. Manusia modern memiliki tulang trabekuler padat 50 hingga 75 persen lebih sedikit daripada simpanse, dan beberapa hominin memiliki tulang yang dua kali lebih padat dibandingkan dengan manusia modern.
Jadi kapan kepadatan tulang trabekuler mulai turun di pohon keluarga manusia? Tim menemukan bahwa Homo sapiens awal memiliki tulang kenyal yang cukup padat hingga Pleistosen akhir atau Holosen awal - ketika manusia menjalani beberapa transisi gaya hidup utama, seperti menanam makanan dan memelihara ternak daripada berburu. Itu mungkin berarti tekanan seleksi untuk tulang yang lebih berat mulai berkurang.
“Apa yang kami pikirkan sedang terjadi adalah bahwa manusia menjadi kurang aktif, lebih banyak bergerak. Orang-orang mengadopsi peternakan, memelihara ternak. Berkurangnya aktivitas fisik inilah yang menghasilkan kerangka cahaya ini, ”kata Chirchir. Tetapi penelitian ini hanya melihat satu faktor dalam tulang trabecular - kepadatan. Ketebalan, volume, dan luas permukaan tulang yang sepon itu dapat memberi tahu kita banyak tentang seberapa kuat tulang sendi. Pekerjaan itu juga tidak melihat para pengumpul manusia modern untuk melihat apakah peningkatan aktivitas mereka memberi mereka persendian yang lebih kuat. Di situlah studi kedua masuk.
Ryan bekerja sama dengan Colin Shaw di University of Cambridge untuk memeriksa tulang trabecular dalam spesimen arkeologi dari empat kelompok manusia purba - dua yang mempraktikkan pertanian dan dua yang mencari makan - di tempat yang sekarang bernama Illinois. Para peneliti fokus pada sendi pinggul karena penting untuk menahan berat kerangka manusia selama berjalan.
Para pengumpul menemukan, mereka memiliki tulang trabekuler yang lebih tebal, volume lebih tinggi, dan luas permukaan lebih rendah di pinggul mereka daripada para petani. Kedua kelompok tani tidak berbeda satu sama lain, dan “kedua kelompok menetap juga mengkonsumsi berbagai makanan yang tersedia secara lokal, yang berarti bahwa diet mereka tidak selalu kurang, ” kata Ryan. Ini menunjukkan bahwa diet kurang penting daripada stres biomekanik yang berjalan jarak jauh dan hewan-hewan pemburu memakai pinggul manusia.
Berdasarkan pemindaian mikroCT, Ryan dan Shaw menciptakan rendering 3D kepala femur ini dari seorang petani (bawah) dan pemburu-pengumpul (atas). Rendering ini membantu mereka menentukan volume tulang kenyal di bagian kepala femoralis. (Atas perkenan Timothy M. Ryan) 
Berdasarkan hasil kerja Ryan dan Shaw, ahli pertanian manusia yang relatif tidak aktif (kanan) memiliki kerangka yang lebih ringan dibandingkan dengan lebih banyak pengumpul ponsel (kiri). Gambar mikroCT 2D melalui kepala femur di mana ia terhubung ke sendi pinggul menunjukkan perbedaan dalam struktur tulang. (Atas perkenan Timothy M. Ryan) Sementara Chirchir menunjukkan bahwa mereka tidak dapat mengesampingkan faktor-faktor seperti diet atau penyakit, kedua studi menunjukkan aktivitas fisik sebagai faktor pendorong di balik perubahan pada kerangka kita. Dia juga mencatat bahwa aktivitas fisik dapat mengubah kerangka kita selama perjalanan sejarah evolusi dan dalam kehidupan kita sendiri. Itu penting bagi kita yang hidup di lingkungan industri, di mana kita menghabiskan banyak waktu duduk di tempat kerja dan di rumah. Kasus-kasus osteoporosis lebih umum di tempat-tempat seperti itu, dan pada pasien-pasien dengan osteoporosis, tulang trabecular memiliki risiko tertinggi dari faktorial.
"Manusia dapat memiliki struktur tulang trabekuler yang kuat, mirip dengan apa yang terlihat pada primata non-manusia yang hidup, jika mereka terlibat dalam tingkat aktivitas fisik yang sesuai sepanjang hidup, " kata Ryan. Itu bisa memotong patah tulang pinggul terkait dengan keropos tulang karena usia. Jadi, alih-alih makan seperti manusia purba, kita harus berolahraga seperti mereka.
