Шимпанзе, наши ближайшие родственники в животном мире, иногда встают на две ноги, чтобы достать фрукты или осмотреться. Но долго ходить в вертикальном положении они не могут. Ученые, используя методы робототехники и компьютерного моделирования, выяснили, в чем причина. Оказалось, что анатомия шимпанзе заставляет их идти на серьезные «компромиссы»: нельзя одновременно быть устойчивым, гибким и выносливым. Исследование опубликовали в журнале iScience. Ранее мы рассказывали, как разговаривают животные.

Исследователи создали подробную компьютерную модель опорно-двигательного аппарата шимпанзе. С ее помощью они смоделировали тысячи возможных поз стояния на двух ногах и оценили их по четырем ключевым параметрам:

• устойчивость всего тела — способность не упасть, 
• гибкость головы — возможность осмотреться по сторонам, что важно для поиска пищи, 
• прочность  головы — способность удерживать взгляд на одной точке, что критично для наблюдения за хищниками или сородичами,
• вертикальная опора головки бедренной кости — устойчивость в тазобедренном суставе, необходимая для передвижения по качающимся веткам.

Ученые выяснили, что невозможно создать позу, которая была бы идеальной по всем параметрам сразу. За улучшение одного качества неизбежно приходится платить ухудшением другого.

«Наиболее устойчивые позы возможны при умеренном сгибании в бедрах и коленях, — поясняют ученые. — Но эта же конфигурация резко снижала подвижность головы и устойчивость в тазобедренном суставе».

И наоборот, если шимпанзе пытается максимально повернуть голову, чтобы осмотреться, его общая устойчивость снижается. А поза, оптимальная для балансировки на ветке, оказывается плохой для всего остального.

Эти «биомеханические компромиссы» и есть причина, по которой обезьяны остаются в основном четвероногими. Их анатомия — узкий таз, короткие ноги, особенности строения мышц — не позволяет эффективно и долго решать несколько задач одновременно в вертикальном положении.

«Наши результаты проливают свет на те биомеханические проблемы, которые миллионы лет назад пришлось преодолевать нашим предкам, — говорят исследователи. — Эволюция человека шла по пути кардинальной перестройки скелета и мышц, чтобы свести эти компромиссы к минимуму. Мы научились ходить прямо, не жертвуя ни устойчивостью, ни свободой движений».

Исследователи отмечают, что принципы, открытые у шимпанзе, могут помочь инженерам создавать более совершенных человекоподобных роботов.