Hóa ra 100 năm qua khoa học đã nhầm: Vỡ lẽ với lý do khiến con người có thể đứng

Bàn chân là nơi phải chịu toàn bộ trọng lượng cơ thể, thậm chí chịu lực tác động gấp đôi khi con người chạy. Tuy nhiên, bàn chân vẫn giữ được nguyên vẹn mà không bị uốn cong trong suốt cuộc đời. Điều này đã khiến loài người trở thành loài linh trưởng duy nhất còn tồn tại có khả năng đứng thẳng hoàn toàn.

Suốt 100 trở lại đây, câu hỏi “Tại sao bàn chân con người lại vững chãi đến như vậy?” thường được trả lời là do có vòm dọc có hình cánh cung ở lòng bàn chân.

Tuy nhiên, Nghiên cứu được thực hiện bởi nhà khoa học  Madhusudhan Venkadesan đến từ đại học Yale Hoa Kỳ, Shreyas Mandre đến từ Đại học Warwick, Anh Quốc và Mahesh Bandi đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa, Nhật Bản đã đưa ra một câu trả lời khác.

Dựa trên những mẫu vật từ bàn chân người chết và các mẫu hóa thạch từ tổ tiên và những loài họ hàng đã tuyệt chủng của chúng ta (hominin) bây giờ đã cho thấy: nơi chịu tải lực lớn nhất cho cơ thế chính là cấu trúc xương vòm ngang, ngay phía dưới và vuông góc với các xương ngón chân.

Venkadesan đã lấy một ví dụ cho về cơ chế của xương vòm ngang: nguyên tắc của cơ xương này giống hết khi bạn thử nghiệm trên một đồng tiền, chỉ cần uốn cong một đầu của đồng tiền thì có thể tạo nên độ cứng của toàn bộ đồng tiền.

Theo các nhà khoa học, nguyên lý cơ học độ cong tạo ra độ cứng vì khi uốn cong một cấu trúc cũng đang làm cho vật liệu giãn ra. Ngay cả một tờ giấy mỏng cũng khá cứng nếu bạn cố gắng kéo giãn nó. Một cấu trúc xương vòm nằm ngang cũng đủ để tạo ra độ cứng cho cả lòng bàn chân: "Chúng tôi thấy rằng vòm ngang, hoạt động thông qua các mô ngang, chịu trách nhiệm cho gần một nửa độ cứng của bàn chân, nhiều hơn đáng kể so với những gì mà vòm dọc đóng góp".

Để chứng minh lý thuyết này, họ đã thực hiện các các thí nghiệm trên bàn chân và các mô cơ của những thi thể hiến tặng và tiếp tục củng cố các phát hiện trên mô hình toán học cùng với một thí nghiệm đơn giản với các lo xo ngang để chứng minh độ cong của một cấu trúc có ảnh hưởng thế nào tới độ chịu tải của nó.

Đây cũng là lý do khiến cho loài Australopithecus afarensis, một giống linh trưởng họ hàng với chúng ta, sống cùng thời với Lucy ở khoảng 3,66 triệu năm về trước cũng có thể đứng thẳng với một vòm dọc ở bàn chân, mặc dù cấu trúc này chưa thể hiện độ cong lớn như ở con người.