對稱膝蓋預示短跑速度

新的研究不僅顯示了對稱性對運動成就的預測能力,而且也是整體基因優勢的標誌

從精英短跑運動員到普通的果蠅,身體對稱性長期以來一直與良好的健康、體力以及生殖成功相關聯。但是,這種相關性的原因一直難以確定。整體身體對稱性是基因健康的標誌嗎?還是特定身體部位(眼睛、膝蓋或鼻孔)的對稱性賦予了獨特而特定的功能優勢?一項針對牙買加運動員(包括一些世界上最快的短跑運動員)的長期研究的新發現,提供了引人入勝的線索。

在這項新研究中,羅格斯大學進化生物學家羅伯特·特里弗斯及其同事測量了73名牙買加精英田徑運動員(包括奧運會賽跑運動員和一位世界冠軍)的膝蓋、腳踝和腳的對稱性,該研究於11月17日發表在PLoS ONE研究人員還檢查了116名年齡、性別和體重相當的非運動員牙買加人的相同身體部位。

比較顯示,短跑運動員的膝蓋和腳踝比對照組的關節明顯更對稱。在精英短跑運動員組中,100米短跑運動員的膝蓋和腳踝對稱性是最高的;較長距離短跑運動員(200米、400米和800米)的對稱性不太明顯,但仍然與最佳比賽時間相關。有趣的是,較長距離短跑運動員的腳實際上有些不對稱。特里弗斯推測,在較長跑道上頻繁左轉可能有利於或導致更多的腳部不對稱。


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特里弗斯的牙買加對稱性專案已經探索對稱性和基因健康18年了,他說它不斷出現新的發現。這項最新的研究進一步完善了該專案2013年對285名平均年齡為八歲的牙買加農村男孩和女孩的研究。在那項調查中,特里弗斯和他的同事測量了受試者從頭到腳的對稱性,包括從耳朵長度到腳長度的一切。這些兒童分別在1996年、2006年接受了測量,並且有大量兒童在2010年再次接受了測量。在1996年和2006年膝蓋對稱的兒童在2010年跑得更快。僅膝蓋對稱性就強烈預示了短跑速度。“在新研究中,我們觀察了一些世界頂級的短跑運動員,瞧,我們在典型的牙買加農村人口中分離出的相同變數脫穎而出,”特里弗斯說。“膝蓋對稱性預示著跑步時間。”

這些研究為對稱性作為一種預測性特徵提供了新的見解。這些發現符合直覺——觀察一個人跑步,雙腿像完美的活塞一樣上下翻騰,衝向跑道——你可以想象膝蓋對稱性會多麼有用。但是,整體身體對稱性展示了多少基因質量,又有多少與特定身體部位的對稱性相關?這取決於情況:“偏離完美對稱性發生在早期發育過程中,”特里弗斯解釋說,“因為生物體受到壓力以及基因無法完全補償這種壓力。大量的科學文獻表明,雙側對稱性往往與健康、體力和速度呈正相關。”

對稱性專案的同事,英國中央蘭開夏大學的進化生物學家約翰·曼寧發現,當測量賽馬的10種不同身體對稱性時,頭部對稱性與表現的關聯幾乎與膝蓋對稱性一樣密切——就好像感覺器官和大腦的對稱性可能與跑步器官一樣重要。

同樣,在人類中,鼻孔對稱程度預示著中長跑能力,這可能是因為這種鼻孔屬性增強了氧氣攝入。腳部對稱性預示著男孩的身體攻擊性,這可能是因為身體穩定性有助於戰士。耳朵對稱性預示著女性將嬰兒或玩偶抱在身體左側的傾向。對此優勢的一個假設是,對稱性再次象徵著整體健康和活力。將嬰兒抱在左側可能會因母親心跳的穩定跳動而使其平靜下來。

最後,乳房不對稱與更高的乳腺癌風險有關——透過直接測量乳房以及X射線證實了這種強烈的相關性。特里弗斯說,在這裡,“不對稱本身可能預示著其他異常,例如控制癌細胞生長的能力受損。”

但事實證明,我們不需要卡尺和X光機來告訴我們對稱性有多麼重要:人類已經高度適應其重要性,而不僅僅是在潛在的配偶中。例如,特里弗斯2009年的一項研究得出結論,慷慨程度取決於我們對他人的對稱性的感知以及我們的給予動機。該研究使用了所謂的最後通牒博弈來衡量對對稱性的反應。在這個遊戲中,“提議者”提出與“回應者”分享一筆錢,回應者可以接受或拒絕該提議。如果提議被接受,每個人都會收到錢;如果被拒絕,則沒有人收到任何東西。

在一個由106名男性和82名女性牙買加人組成的樣本中,個人與異性回應者玩遊戲,在遊戲中,他們被呈現一張照片來代表回應者。在第一場遊戲中,他們收到了一張對稱臉的照片;在第二場遊戲中,他們收到了一張不對稱臉的照片。有35人因為他們認為照片具有吸引力而向回應者提供了更多,其中29人選擇了對稱照片。有11人因為他們覺得回應者需要錢而向回應者提供了更多。這些慈善提議者都選擇了不對稱照片。研究結果表明,人類具有深刻的直覺知識,即不對稱個體平均而言基因健康程度較低——因此處於不利地位。

也許對稱性的最大秘密尚未揭示:它如何巧妙地增強人類智力。特里弗斯懷疑,在那裡,對稱性可能不僅僅是其各個部分的總和。“想想耳朵和眼睛,”他說。“我們有兩隻對稱的眼睛,具有重疊的視野,利用這些資訊,我們的大腦創造了三維視覺。”同樣,特里弗斯補充說,透過兩隻對稱的耳朵,我們的大腦可以合成立體聲。“然後是大腦的兩個對稱腦葉。大腦對稱性是否會導致社會智力的飛躍,這種飛躍相當於三維視覺和立體聲聽覺?”

曼寧認為我們可能知道為什麼,至少在生物學上,自然如此熱愛對稱性。“完美的對稱性在快速生長和發育過程中很難發展和維持,”他說。“在對稱完美中達到成年的鬥爭代表著一個涉及許多基因的發育健康測試。這就是為什麼身體對稱性反映了從增強精子產生和更快的跑步速度到某些癌症的易感性等一切。”因此,對稱性可能是真正健康的標誌——無論是完美的髕骨、最好的鼻孔還是最聰明的大腦。

吉爾·內馬克是一位居住在佐治亞州亞特蘭大的作家,其作品曾在《發現》、《大眾科學》、《科學》、《鸚鵡螺》、《時代》、《NPR》、《石英》、《今日心理學》和《紐約時報》上發表。她的最新著作是《擁抱樹》(Magination Press)。

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