Tieteelliset ja teknologiset uutiset

Ihminen on melkein ihanteellisen kokoinen ja painoinen saavuttaakseen maksimaalisen nopeuden: luvut 🏃‍♂️

Nopeimmat eläimet planeetallamme eivät ole pienimpiä eivätkä suurimpia. Gepardi, keltatonnifishi ja valkovaippakotka, jotka kaikki tunnetaan nopeudestaan, jakavat yhteisen piirteen: niiden koko on keskikokoinen. Mutta miksi tämä koko edistää nopeutta?


Tutkijaryhmä on yrittänyt vastata tähän arvoitukseen simuloimalla erikokoisia ihmismalleja. Tietokonesimulaation avulla he pystyivät vaihtelemaan virtuaalisen ihmisen kokoa hiiren koosta hevosen kokoon ja tarkkailemaan vaikutuksia saavutettavissa olevaan maksimaaliseen nopeuteen.

Tämä malli, jota on kehitetty 2000-luvulta lähtien OpenSim-ohjelmistolla, jäljittelee tarkasti ihmisen luustoa, lihaksia ja jänteitä. Sitä käytetään monilla tutkimusalueilla ihmisten liikkeiden tutkimiseen ja leikkauksen vaikutusten simulointiin. Vuonna 2019 belgialaiset tutkijat vievät simulaatiota vielä pidemmälle pyytämällä mallia lÜytämään ihanteelliset lihaskombinaatiot tietyn nopeuden saavuttamiseksi ilman ihmisen väliintuloa.

Uuden tutkimuksen yhteydessä tiedemiehet vaihtoivat mallin kokoa 100 grammasta 2000 kiloon. He havaitsivat, että massiivisimmat mallit eivät voineet liikkua, kun taas 900 kilon mallit olivat lähellä ihmisen liikkumisen rajoja. Suurimman nopeuden saavuttanut malli painoi noin 47 kg.

Avain piilee lihasvoimassa, joka on tarpeen suurten nopeuksien saavuttamiseksi. Mitä suurempi eläin on, sitä vaikeampaa sen lihaksille on tuottaa riittävästi voimaa nopeaan liikkumiseen. Suuremmilla lihaksilla on nimittäin pienempi poikkipinta-ala suhteessa niiden massaan, mikä rajoittaa niiden tehokkuutta.


Toisaalta pienet mallit, vaikka niillä on suhteellisesti vahvempia lihaksia, kamppailevat pysyäkseen maassa alhaisen massansa vuoksi. Niiden on otettava matalampi asento tuottaakseen tarpeeksi voimaa irrottamatta maasta, mikä rajoittaa niiden juoksunopeutta.

Täten tämä kompromissi maassa pysymisen voiman ja askelpituuden välillä suosii keskikokoista, jossa massa on täydellisesti tasapainossa. Ihmisille tämä optimaalinen koko on noin 47 kg.

Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että evoluutio on jo saavuttanut tasapainon nopeuden ja kehon massan välillä ihmisillä.