Trascorrere più tempo seduto sui nostri mozziconi non è solo un problema per l'obesità e le malattie cardiache. Il passaggio a uno stile di vita più sedentario è stato probabilmente negativo anche per le nostre ossa. Un paio di articoli pubblicati oggi negli Atti della National Academy of Sciences suggeriscono che gli umani hanno sviluppato ossa articolari più leggere relativamente di recente nella nostra storia evolutiva come risposta ai cambiamenti nell'attività fisica.
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Uno studio individua l'origine di queste ossa più deboli all'inizio dell'epoca dell'Olocene circa 12.000 anni fa, quando gli umani iniziarono ad adottare l'agricoltura. “I moderni scheletri umani si sono spostati di recente verso corpi più leggeri, più fragili, se preferisci. È iniziato quando abbiamo adottato l'agricoltura. Le nostre diete sono cambiate. I nostri livelli di attività sono cambiati ", afferma il coautore dello studio Habiba Chirchir, antropologo del programma Human Origins dello Smithsonian.
Il secondo studio attribuisce debolezza ossea articolare a diversi livelli di attività fisica nelle antiche società umane, anche in relazione alla caccia contro l'agricoltura. Entrambi i lavori hanno implicazioni per la salute umana moderna e l'importanza dell'attività fisica per la forza ossea.
"Lo scheletro leggero di esseri umani moderni ha un impatto diretto e importante sulla resistenza e rigidità ossea", afferma Tim Ryan, antropologo della Penn State University e coautore del secondo studio. Questo perché la leggerezza può tradursi in debolezza: più ossa rotte e una maggiore incidenza di osteoporosi e perdita ossea legata all'età.
Gli scienziati sapevano già che il moderno scheletro umano è più lungo, più sottile e generalmente più debole di quello dei suoi predecessori di hominin, ma nessuno era sicuro di ciò che ha guidato questa "gracilità". Studi precedenti avevano suggerito che camminare in posizione eretta esercitava una maggiore pressione sulle articolazioni per allungare e magro, mentre altri hanno sostenuto che una diminuzione dell'attività fisica o cambiamenti nella dieta è stata alla base di questi cambiamenti scheletrici.
Di recente, gli scienziati si sono concentrati sull'osso trabecolare, il materiale simile a una spugna che si trova alle estremità delle ossa che formano le articolazioni. "Pensa alla fine di un osso di pollo: se lo tagli, vedrai questa rete di ossa intrecciata", afferma Chirchir. Gli umani moderni hanno una densità ossea trabecolare inferiore all'interno di ossa specifiche rispetto ai loro antenati.
L'osso spugnoso risponde allo stress meccanico, quindi Chirchir e i suoi colleghi hanno deciso di eseguire scansioni TC delle ossa delle mani dei primati, compresi gli umani, per vedere se l'osso differiva in base al modo in cui gli animali si muovevano. "Abbiamo pensato che se un orangutan si arrampica, dovrebbe avere una diversa struttura di osso trabecolare rispetto ai camminatori delle nocche come gli scimpanzé", afferma Chirchir.
Il team ha notato che le scansioni delle mani umane sembravano drasticamente diverse da quelle dei loro parenti primati. Nelle scansioni TC, le bolle d'aria appaiono scure su uno sfondo bianco di osso. "La mano umana aveva pochissimo bianco rispetto alle altre ossa della mano dei primati", afferma Chirchir, indicando che potrebbe essere incredibilmente ariosa e leggera. "Quindi questa è stata la cosa sorprendente." Lei e i suoi colleghi si sono chiesti come la densità dell'osso trabecolare nel resto dello scheletro umano rispetto a quella di altri primati e primi antenati umani.
In queste sezioni trasversali della testa del metacarpo e del femore, puoi vedere la diminuzione della densità ossea trabecolare che progredisce dagli scimpanzé (estrema sinistra) fino agli umani moderni (estrema destra). ( PNAS / Chirchir et al.) Il team ha scansionato sezioni circolari di sette ossa nelle articolazioni degli arti superiori e inferiori in scimpanzé, oranghi del Borneo e babbuini. Hanno anche scansionato le stesse ossa negli umani moderni e dei primi anni moderni, così come i Neanderthal, il Paranthropus robustus , l' Australopithecus africanus e altre Australopitecine. Hanno quindi misurato la quantità di osso bianco nelle scansioni rispetto all'area totale per trovare la densità ossea trabecolare. Lo scricchiolio dei numeri ha confermato i loro sospetti visivi. Gli umani moderni avevano un osso trabecolare denso dal 50 al 75% in meno rispetto agli scimpanzé, e alcuni ominidi avevano ossa due volte più dense rispetto a quelle degli umani moderni.
Quindi quando la densità ossea trabecolare ha iniziato a calare nell'albero genealogico umano? Il team ha scoperto che i primi Homo sapiens avevano un osso spugnoso piuttosto denso fino al tardo Pleistocene o all'inizio dell'Olocene, quando gli umani stavano attraversando alcune importanti transizioni di stile di vita, come la coltivazione di cibo e l'allevamento del bestiame piuttosto che andare a caccia. Ciò probabilmente significa che la pressione di selezione per le ossa più pesanti ha iniziato a diminuire.
“Quello che pensiamo stia succedendo è che gli umani stavano diventando meno attivi, più sedentari. La gente stava adottando l'agricoltura, addomesticava gli animali. Quella riduzione dell'attività fisica è ciò che ha portato a questo scheletro leggero ", afferma Chirchir. Ma questo studio ha esaminato solo un fattore nella densità dell'osso trabecolare. Lo spessore, il volume e la superficie dell'osso spugnoso possono dirci molto su quanto siano forti le ossa articolari. Inoltre, il lavoro non ha esaminato i moderni falsificatori umani per vedere se la loro maggiore attività dava loro giunti più forti. È qui che entra in gioco il secondo studio.
Ryan si unì a Colin Shaw all'Università di Cambridge per esaminare l'osso trabecolare in reperti archeologici di quattro antichi gruppi umani - due che praticavano l'agricoltura e due che foraggiavano - nell'attuale Illinois. I ricercatori si sono concentrati sull'articolazione dell'anca perché è importante per sopportare il peso dello scheletro umano durante la deambulazione.
I cercatori di foreste, hanno scoperto, avevano un osso trabecolare più spesso, volume più alto e una superficie inferiore nei fianchi rispetto agli agricoltori. I due gruppi di agricoltori non differivano l'uno dall'altro e "entrambi i gruppi sedentari consumavano anche una gamma di alimenti disponibili localmente, il che significa che le loro diete non erano necessariamente carenti", afferma Ryan. Ciò suggerisce che la dieta è meno importante dello stress biomeccanico che percorre lunghe distanze e che la caccia degli animali mette i fianchi umani.
Basato su scansioni microCT, Ryan e Shaw hanno creato questi rendering 3D della testa del femore da un agricoltore (in basso) e un cacciatore-raccoglitore (in alto). Questi rendering li hanno aiutati a determinare il volume dell'osso spugnoso nelle sezioni della testa del femore. (Per gentile concessione di Timothy M. Ryan) 
Sulla base del lavoro di Ryan e Shaw, gli agricoltori umani relativamente sedentari (a destra) hanno scheletri più leggeri rispetto a un maggior numero di dispositivi mobili (a sinistra). Le immagini 2D microCT attraverso la testa del femore dove si collega all'articolazione dell'anca mostrano differenze nella struttura ossea. (Per gentile concessione di Timothy M. Ryan) Mentre Chirchir sottolinea che non possono escludere fattori come la dieta o la malattia, entrambi gli studi indicano l'attività fisica come fattore trainante di questi cambiamenti nei nostri scheletri. Nota inoltre che l'attività fisica può cambiare i nostri scheletri nel corso della storia evolutiva e nelle nostre stesse vite. Questo è importante per quelli di noi che vivono in ambienti industrializzati, dove trascorriamo molto tempo seduti al lavoro ea casa. I casi di osteoporosi sono più comuni in tali locali e nei pazienti con osteoporosi, l'osso trabecolare presenta il più alto rischio di frattura.
"Gli esseri umani possono avere una solida struttura ossea trabecolare, simile a quella che si osserva nei primati non umani viventi, se si impegnano in livelli adeguati di attività fisica per tutta la vita", afferma Ryan. Ciò potrebbe ridurre le fratture dell'anca correlate alla perdita ossea con l'età. Quindi forse invece di mangiare come i primi umani, dovremmo esercitarci come loro.
