本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
今年九月，一位美国国家橄榄球联盟（NFL）最优秀的角卫在无人防守的情况下在球场上跑动时，仅因一个错误的脚步，就将自己从整个赛季的比赛中剔除了。看到达雷尔·雷维斯（Darrelle Revis）的左膝在那一天弯曲的纽约喷气机队球迷可能会对着他们的电视机哀求：不要是前交叉韧带（ACL）。但对于雷维斯和他的前交叉韧带来说，一切都为时已晚，他将在本周接受手术。
足球迷们对膝盖或脚踝可能让人失望的方式都太熟悉了。但是，运动员和其他人一样，只是尽力做到一个用两条腿跑动的猿人所能做到的最好程度。
在我们生活和行走在地面之前，我们的祖先居住在树枝上。它们看起来并不像黑猩猩或任何其他现代动物，但它们是为攀爬而生的体型庞大的猿类。它们有巨大的、能抓握的脚趾，以及极其灵活的脚和脚踝。“这些东西非常适合在树上生活，”波士顿大学的人类学家杰里米·德席尔瓦说。他通过观察古代化石和现代动物的运动来研究猿类和人类的运动进化。
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当我们的祖先从树上下来并开始直立行走时，他们面临着一些重大的机械挑战。“用两条腿站立确实是一个问题，”德席尔瓦说。“如果你上的是木工课，你的作业是制作一把椅子，而你制作了一把只有两条腿的椅子，你就会不及格，因为它会一直倒下。”仅仅是让动物直立起来就是一个进化工程的壮举——这还是在动物开始移动之前。
为了用两条腿行走，我们的祖先必须对他们从攀树猿那里继承来的脚进行一些重大修改。具有26根独立骨骼的灵活、抓握的附肢必须变成稳定的表面，以便我们可以在每一步都蹬地。“我们通过用许多构成足弓的韧带将这些骨骼拼接在一起来加强了这些东西，”德席尔瓦说。曾经用于抓握树枝的肌肉现在支撑着足弓。“但是，哎，”他说，“这些只是一堆创可贴。”
尽管这些新的双腿身体足以维持我们血脉的延续，但两足行走可能并不是进化史上最好的主意。“如果你放眼整个动物世界，”德席尔瓦说，“好的移动方式进化了多次。”例如，飞行进化了多次。游泳动物的流线型身体也是如此。但是，用两条腿大步行走在哺乳动物中只进化了一次。
唯一像我们一样行走的动物是鸟类。鸟类有数亿年的时间来解决这个问题，而不是我们拥有的仅仅约500万年，它们提出了德席尔瓦认为是一个简洁的解决方案：它们将几块骨头融合在一起，形成坚硬、不动的脚。
在人类中，德席尔瓦说，“我发现脚非常成问题。”他认为，一生都在由进化创可贴粘合在一起的脚上行走和跑步，势必会导致人们经常遇到的各种问题：足底筋膜炎、足弓塌陷、胫骨疼痛、跟腱疼痛。
此外，德席尔瓦说，“我们有证据表明，这些问题不仅仅是现代问题。”在他研究的古代人类祖先的化石中，许多人遭受着与我们相同的损伤。在190万和340万年前的个体中，都有（已经愈合的）脚踝骨折。一个可能是能人（Homo habilis）的生物患有骨关节炎。一个南方古猿的脚跟处有一个看起来像压缩性骨折的迹象。另一个个体在180万年前遭受并治愈了严重的高位踝关节扭伤。
现代人对扭伤的脚踝略知一二。整个人体中最常扭伤的韧带是脚踝中的一条小韧带，称为距腓前韧带。德席尔瓦说，关于这条韧带值得注意的是，我们几乎所有现存的猿类亲戚都没有它。
德席尔瓦的观点是，人类进化出这条韧带是为了保持脚踝的稳定。他说，直立行走的人类就像一堆平衡的积木。我们的踝骨有平坦的表面，彼此叠放，这与黑猩猩弯曲且紧密配合的踝骨不同。当一个人踩到意外的石头时，脚踝中的这条额外的韧带可能对于防止整个积木堆从其基础上滑落是必要的。当我们在路边绊倒时，我们不会完全脱臼脚，但我们可能会被禁赛几个月。
像我们的脚踝一样，我们的膝盖也有宽而平坦的表面，这可以将我们用两条腿而不是四条腿携带的重量分散开来。而且，与我们的身体尺寸相比，它们很大。“这里起作用的是钉床的想法，”德席尔瓦说。“人类的关节往往非常浮肿。”但是，从结构上讲，我们的膝盖与我们攀爬的亲戚的膝盖相似；它们具有现代黑猩猩膝盖的所有相同组成部分。
但是，黑猩猩在投篮上篮后不会着地姿势滑稽，也不会在切入上场时突然改变方向。那种突然的侧向运动是膝盖的致命之处，可能会撕裂或折断稳定关节的韧带。
臭名昭著的前交叉韧带位于膝关节前部，将股骨固定在胫骨的顶部。膝盖后部的对应物是后交叉韧带。内侧副韧带和外侧副韧带（MCL和LCL）将膝关节固定在两侧，尤其容易受到侧向震荡的影响。膝盖中过多的扭曲会撕裂半月板，这是嵌入膝盖窝内的软骨垫。
我们的膝盖对于腿的正常折叠和伸直没有问题。“当你在其他方向上超出范围太远时，你就会遇到麻烦，”艾琳·戴维斯说。
戴维斯是哈佛大学医学院斯波尔丁国家跑步中心的物理治疗师和生物力学研究员。尽管我们经常遭受伤害，但戴维斯说，“我认为我们在行走和跑步方面的设计都非常好。”
戴维斯引用了哈佛大学人类学家丹尼尔·利伯曼（Daniel Lieberman）等人提出的理论，即早期人类进化为所谓的持久性猎人。该理论认为，在他们发明有效的长矛之前，我们的祖先通过将动物与畜群分开并简单地用脚追赶它，直到它跑不动为止，从而获得肉食。研究人员指出各种骨骼特征和冷却机制，以及某些人似乎非常喜欢它的事实，证明我们这个物种是为长跑而生的。
当然，早期人类会在没有锐步鞋的情况下这样做。在诊所中，戴维斯提倡她所谓的更自然的跑步方式。她教人们在每一步都轻轻地落在脚的前部，就像赤脚跑步者那样，而不是像穿缓冲跑步鞋的人那样用力地落在脚后跟上。
戴维斯认为，穿着有结构的、支撑足弓的鞋子会使脚变得虚弱和懒惰，而这种虚弱会导致常见的足部损伤，如足底筋膜炎。然而，人们在脚出现问题之前，大多会忽略它们。“你不会看到人们在健身房锻炼脚的力量，”她说，但你应该这样做。“强壮的脚是健康的脚。”
尽管德席尔瓦认为这是进化拼凑，但戴维斯认为人类的脚是“一个非常棒的结构”。每次脚接触地面时，它都必须既要足够灵活以吸收冲击力并适应不平坦的地形，又要足够坚硬以再次蹬地。戴维斯认为，当我们没有按照进化预期的方式使用我们的脚和腿时，问题就会出现。
在治疗过度劳损的患者时，戴维斯教他们以更好的力学原理跑步，这样他们就可以避免将来再次受到同样的伤害。跑步者从加速计或镜子等工具中获得关于其运动的反馈，然后练习以更好的姿势携带身体。
戴维斯说，还可以教人们预防未来像前交叉韧带撕裂这样的急性损伤。大多数前交叉韧带损伤都是非接触性的；正如达雷尔·雷维斯所知，只需要一个尴尬的脚步就足够了。因此，有一些项目教导运动员更温和地着陆跳跃，或者旨在加强膝盖周围的稳定肌肉以保护其韧带。尽管有些人仍然会选择让自己进入后卫的攻击路线，但他们至少可以学习如何跑步和跳跃，从而减少从一开始就对他们脆弱的韧带造成的压力。
在最近从自己的伤病中恢复过来后，杰里米·德席尔瓦将在本周末系上他的极简主义耐克Free运动鞋跑马拉松。受到赤脚跑步研究的影响，他已经放弃了缓冲运动鞋，现在更像他的南方古猿研究对象那样推进自己。“我想我把我的工作带回家了，”他说。
戴维斯完全赤脚跑步，尽管在冬天或当她需要更多脚部保护时，她会穿上最少的覆盖物，例如水鞋。她还玩轮滑。
戴维斯不喜欢的一项运动是橄榄球。“我不喜欢看伤病，”她说。“我看到一大堆人压在一个人身上，这让我很抓狂。”
