Wij waren eerst sprinters, daarna pas duurlopers: evolutie van het rennen

Rennen zat onze vroege voorouders niet bepaald in het bloed. En pas nadat ze waren geëvolueerd tot hardlopers, bleek duurlopen mogelijk. Dat concludeert een Brits-Nederlands team van wetenschappers. De onderzoekers ontrafelden het loopvermogen van Australopithecus afarensis, de vroege menselijke voorouder die beroemd is geworden door het fossiel 'Lucy'. Voorheen werd aangenomen dat onze manier van staan en lopen is geëvolueerd om duur- en langeafstandslopen mogelijk te maken. Dankzij computersimulaties van Lucy ontdekten de onderzoekers dat Lucy nog niet erg goed kon rennen. Een belangrijke bijdrage aan het onderzoek, geleid door de Universiteit van Liverpool, werd geleverd door de Nederlandse bewegingswetenschapper Pasha van Bijlert (Universiteit Utrecht/Naturalis Biodiversity Center).

Tekst gaat verder onder afbeelding

Pasha van Bijlert onderzoekt hoe dieren bewegen en is met name geïnteresseerd in hoe dierlijke voortbeweging is geëvolueerd. “Op basis van 3D-scans van skeletten en spierreconstructies bouw ik computermodellen. Daarmee kan ik vervolgens natuurkundige berekeningen doen.” Samen met de Britse onderzoekers boog hij zich over de evolutie van onze manier van staan en lopen. “Daarvan werd altijd aangenomen dat die is geëvolueerd voor een loopvermogen op de lange duur en over grote afstanden. Nu laat het digitaal model van Lucy’s skelet zien dat ze weliswaar in staat was om op beide benen rechtop te lopen, wat al eerder werd aangenomen, maar dat ze lang niet zo hard kon rennen als wij. Als je bij zo’n lage snelheid al op je max zit, heb je eigenlijk geen speelruimte om op een lager tempo te gaan joggen.”

Om een goede duurloper of jogger te zijn, moet je ver genoeg onder je max zitten om het lang vol te kunnen houden

Femke Bol

Zelfs wanneer de simulatie werd voorzien van mensachtige spieren bleef Lucy’s topsnelheid steken op een bescheiden 18 km per uur. “Dat is dus veel langzamer dan onze beste sprinters: Femke Bol bereikt op de 400 meter met gemak een snelheid van meer dan 29 km per uur.” Lucy’s lichaamsbouw beperkte dus haar loopsnelheid ten opzichte van moderne mensen. “Onze resultaten ondersteunen daarom de hypothese dat het menselijk lichaam eerst is geëvolueerd om de sprintprestaties te verbeteren, de duurloop kwam waarschijnlijk pas veel later in het vizier.” Lucy’s topsnelheid was namelijk dermate laag dat er daaronder weinig speelruimte overbleef voor een duurloop. “Want om een goede duurloper of jogger te zijn, moet je ver genoeg onder je max zitten om het lang vol te kunnen houden. Je kunt pas aan een duurloop gaan denken als je maximumsnelheid wordt opgekrikt.”

Tekst gaat verder onder video

Tussenstadium

"Toen Lucy 50 jaar geleden werd ontdekt, was het verreweg het meest complete skelet van een vroege menselijke voorouder,” aldus Karl Bates, hoogleraar bij de Universiteit van Liverpool en hoofdauteur van de studie naar Lucy’s loopvermogen. “Lucy is een fascinerend fossiel omdat ze een tussenstadium vormt in de evolutie van moderne mens (Homo sapiens). Ze overbrugt namelijk de kloof tussen onze voorouders die voornamelijk in bomen leefden, en de moderne mens.”

Debat

Decennialang hebben wetenschappers gedebatteerd over de vraag of een zuiniger loopvermogen of juist verbeterde hardloopprestaties de belangrijkste factor was die de evolutie stimuleerde van veel van de duidelijk menselijke kenmerken, zoals langere benen en kortere armen, sterkere beenbotten en onze gebogen voeten. Het team van Bates gebruikte daarom bewegingssimulaties om de biomechanica en energetica van hardlopen in Australopithecus afarensis te modelleren, naast een model van een mens. Bij zowel het model van Australopithecus als van de moderne mens voerde het team meerdere simulaties uit. Daarbij varieerden ze verschillende anatomische kenmerken die belangrijk worden geacht voor het moderne menselijke hardlopen, zoals grotere beenspieren en een lange achillespees. Door deze toe te voegen of juist te verwijderen konden ze zien hoe ze de loopsnelheid en het energieverbruik beïnvloeden.

Spiereigenschappen

Nu zijn spieren en andere zachte weefsels niet bewaard gebleven in fossielen. Daardoor tasten paleontologen vooralsnog in het duister omtrent de omvang van Lucy’s beenspieren, pezen en dergelijke. Door in hun digitale modellen de spiereigenschappen te variëren van chimpansee-achtig tot mens-achtig konden ze toch betrouwbare resultaten behalen die iets vertellen over loopsnelheid en een efficiënte voortbeweging. Daarnaast laten de modellen ook zien op welke snelheid Australopithecus zou beginnen met rennen en wat dan de topsnelheid was. Deze lagen zo dicht bij elkaar, dat Lucy zodra ze begon met rennen waarschijnlijk al heel vlug haar snelheidslimiet aantikte. Dat doet vermoeden dat Australopithecus, in tegenstelling tot wat eerder werd aangenomen, niet was toegerust voor de jacht op lange afstand.

Tekst gaat verder onder video's

Ontrafelen

"Onze resultaten benadrukken het belang van spieranatomie en lichaamsverhoudingen bij de ontwikkeling van hardloopvermogen,” vervolgt Bates. “Skeletkracht lijkt geen beperkende factor te zijn geweest, maar evolutionaire veranderingen in spieren en pezen speelden een belangrijke rol bij het verbeteren van de loopsnelheid. En terwijl de 50e verjaardag van Lucy's ontdekking wordt gevierd, werpt deze studie niet alleen een nieuw licht op haar capaciteiten, maar laat het ook zien hoe ver de moderne wetenschap is gekomen in het ontrafelen van het verhaal van de menselijke evolutie."

Artikel

Karl Bates et al., ‘Running performance in Australopithecus afarensis’, Current Biology 35 (6 januari 2025) p. 1 – 7, https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.11.025