Onze ultramobiele schouders en ellebogen ontstonden mogelijk als manier om af te remmen tijdens het afdalen uit de boom, blijkt uit onderzoek bij apen.

Wanneer je iets wilt pakken van de bovenste plank of een bal gooit, gebruik je ze: je schouders en ellebogen. En die zijn een stuk beweeglijker dan in andere dieren, zoals honden en katten. Hoe is dat zo gekomen? Wetenschappers van het Dartmouth College denken het ze weten. Onze aapachtige voorouders kregen de aangepaste gewrichten om af te kunnen remmen wanneer ze uit de boom klommen. Anders zouden ze te pletter vallen. De resultaten van de studie verschenen in het tijdschrift Royal Society Open Science.

Lees ook:

• Oudste grote aap liep rechtop en at bladeren
• Op twee benen de evolutie door
• ‘Mensachtige Sahelanthropus was eerste die rechtop liep

Dodelijke val vermijden

Jij bent als kind vast weleens in een boom geklommen. Maar vroeg of laat moest je er ook weer uit. En dat is vaak lastiger dan omhooggaan. Dat komt doordat je tijdens het omlaag klimmen moet vertragen, tak voor tak. Dat is nodig om een dodelijk val te vermijden.

Maar hoe deden onze verre voorouders dat vertragen? De onderzoekers, onder leiding van Jeremy DeSilva, besloten dit uit te vogelen. Ze analyseerden talloze video’s van omhoog en omlaag klimmende chimpansees, onze meest nabij verwanten, en mangabeys, kleine apen die in West-Afrika voorkomen. Daarbij gebruikten ze software die ook wordt ingezet om sportprestaties frame voor frame tot in detail te analyseren.

Verschil tussen apensoorten

Het onderzoeksteam zag dat zowel de chimpansees als de mangabeys bij het omhoog klimmen hun schouders en ellebogen gebogen en dicht bij het lichaam hielden. Maar bij het afdalen was er duidelijk verschil tussen beide apensoorten. De hoek die de chimpanseeschouders maakte ten opzichte van de romp was 14 procent groter dan bij het omhoog gaan. Ook staken de armen meer uit: 34 procent meer dan bij het naar boven klimmen. Bij de mangabeys was dit verschil een stuk kleiner (minder dan 4 procent).

Volgens DeSilva en zijn team laten deze resultaten zien dat de grotere mensapen dus een aangepaste manier van afdalen uit de boom hebben ontwikkeld. Die geroteerde schouder en uitstekende arm zorgen ervoor dat de chimpansee de takken boven hem kan gebruiken om af te remmen.

Naast video’s bestudeerden de onderzoekers ook skeletten van de genoemde apensoorten van Harvard University of de Ohio State University. Hierbij brachten ze de anatomie van de schouders en armen in beeld.

Alle kanten op

Net als de mens heeft een chimpansee een schouder die bestaat uit een ondiepe kom, waar de bal van de bovenarm mooi in past. Door deze bouw kunnen wij onze bovenarm alle kanten op draaien. Apen, zoals de mangabey, zijn daar niet toe in staat. Zij bezitten een peervormige schouderkom, waar de kop van de bovenarm veel dieper in zit. Die constructie beperkt hen in de bewegingsvrijheid, maar geeft er stabiliteit voor in de plaats. (Zij kunnen hun schouder bijvoorbeeld niet zo snel ontwrichten als wij (het bekende ‘schouder uit de kom’.)

Ook hebben wij, en mensapen, een aanpassing aan onze ellebogen. Het botje daar kort achter, de olecranon, is een stuk korter dan bij mangabeys en andere apen. Daardoor kunnen wij onze bovenarmen volledig horizontaal uitstrekken. Apen (en ook viervoeters, zoals honden) kunnen dit niet. Bij hen blokkeert een langere olecranon die beweging.

Aanpassingen aan gewrichten

Nu hebben de meeste kleine apen bij het afdalen uit een boom dat remmende schouder- en elleboogsysteem ook helemaal niet nodig. Met hun lichte gewicht hebben ze minder van de zwaartekracht te duchten. Maar voor de zwaardere mensapen én onze aapachtige verre voorouders waren zulke gewrichten wel een must have voor de overleving. Zo beredeneren DeSilva en collega’s op basis van hun onderzoek.

De mensapen en onze verre voorouders die hun ‘remmen’ het best ontwikkeld hadden, vielen het minst vaak uit de boom en hadden meer kans om hun aangepaste schouder- en elleboog-genen door te geven aan het nageslacht. De mensachtige Australopithecus gebruikte die gewrichten om ’s ochtends uit de boom te klimmen, waar hij voor de veiligheid de nacht had doorgebracht.

Een balletje slaan

Zodra de latere Homo erectus vuur leerde gebruiken als bescherming, kreeg hij bredere schouders die hem in staat stelde om speren te werpen en gereedschappen in te zetten. En nu, honderdduizenden jaren later, stelt het honkbalspelers in staat tot het slaan van een balletje met een knuppel.

Natuurlijk moeten de resultaten en de conclusies van het onderzoek nog verder worden uitgewerkt. Zo zijn nu maar twee apensoorten onderzocht. Volgens de DeSilva en collega’s zou het ook interessant zijn te zien hoe bijvoorbeeld de mandril (gewicht tot 36 kilogram) klimt en afdaalt. En daarnaast natuurlijk ook de mens zelf. Ook moet het energieverbruik van de twee manieren van omlaag klimmen uit een boom nog verder worden uitgeplozen (kost het remmend afdalen van mensapen bijvoorbeeld ook minder kracht?).

Slechts tweedimensionaal

“Het naar beneden klimmen van apen en mensen is een nog onderbelicht onderzoeksveld”, stelt paleoantropoloog Alicia Blasi-Toccaceli van de Universiteit van Poitiers (Frankrijk), tevens expert op het gebied van de evolutie van schouders en ellebogen bij apen en mensen. “Dit onderzoek vormt dus een mooie stap voorwaarts. Het is fascinerend om te zien dat chimpansees hun armen anders houden bij het neerdalen dan omhoog klimmen, terwijl er bij mangabeys geen verschil is.”

“Natuurlijk moet nog worden vastgesteld of downclimbing daadwerkelijk heeft bijgedragen aan de evolutie van de armen van de mens”, vervolgt ze. “Dat kan je aan de hand van deze studie nog niet zeggen. Sowieso is het waarschijnlijk dat er meerdere factoren waren die meespeelden, en veel daarvan kennen we nog niet.”

Over de uitvoering van het onderzoek is Blasi-Toccaceli positief. “De onderzoekers gebruikten een simpel protocol, maar dat gaf wel goede informatie. Wel zijn er wat beperkingen binnen het onderzoek. De hoeken die de armen maken ten opzichte van het lichaam is bijvoorbeeld nu alleen tweedimensionaal bepaald. Terwijl de beweging in de schouder toch grotendeels driedimensionaal is. Dat is voer voor toekomstige studies.”

Bronnen: Royal Society Open Science, Dartmouth College via EurekAlert!

Beeld: Een groep mangabeys (Foto: Luke Fannin/Dartmouth)

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!