Calcaneus length determines running economy: implications for endurance running performance in modern humans and Neandertals.

J Hum Evol. 2011 Mar;60(3):299-308. Epub 2011 Jan 26.


Calcaneus length determines running economy: implications for endurance running performance in modern humans and Neandertals.

Raichlen DA, Armstrong H, Lieberman DE.

SourceSchool of Anthropology, University of Arizona, Tucson, AZ 85721, USA. raichlen@email.arizona.edu



Abstract

The endurance running (ER) hypothesis suggests that distance running played an important role in the evolution of the genus Homo. Most researchers have focused on ER performance in modern humans, or on reconstructing ER performance in Homo erectus, however, few studies have examined ER capabilities in other members of the genus Homo. Here, we examine skeletal correlates of ER performance in modern humans in order to evaluate the energetics of running in Neandertals and early Homo sapiens. Recent research suggests that running economy (the energy cost of running at a given speed) is strongly related to the length of the Achilles tendon moment arm. Shorter moment arms allow for greater storage and release of elastic strain energy, reducing energy costs. Here, we show that a skeletal correlate of Achilles tendon moment arm length, the length of the calcaneal tuber, does not correlate with walking economy, but correlates significantly with running economy and explains a high proportion of the variance (80%) in cost between individuals. Neandertals had relatively longer calcaneal tubers than modern humans, which would have increased their energy costs of running. Calcaneal tuber lengths in early H. sapiens do not significantly differ from those of extant modern humans, suggesting Neandertal ER economy was reduced relative to contemporaneous anatomically modern humans. Endurance running is generally thought to be beneficial for gaining access to meat in hot environments, where hominins could have used pursuit hunting to run prey taxa into hyperthermia. We hypothesize that ER performance may have been reduced in Neandertals because they lived in cold climates.

Resumo

A economia de corrida (EC) sugere que o desempenho de longa distância teve um papel importante na evolução do gênero Homo. A maioria dos pesquisadores se concentraram na EC nos humanos modernos, ou na reconstrução do desempenho em Homo erectus, no entanto, poucos estudos examinaram capacidades de EC em outros membros do gênero Homo. Aqui, nós examinamos a correlação entre desempenho e EC de humanos modernos, a fim de avaliar a capacidade energética de correr em neandertais e Homo sapiens. Pesquisas recentes sugerem que a economia de corrida (o custo de energia ou VO2 para correr a uma determinada velocidade) está fortemente relacionada com o comprimento do tendão calcâneo. O momento de braços de força mais curtos permitem maior armazenamento e liberação de energia por deformação elástica, reduzindo custos de energia. Aqui, nós mostramos que um esqueleto correlaciona-se com o comprimento do braço de força do tendão, o comprimento do tubérculo do calcâneo, não se correlaciona com a economia de movimento, mas se correlaciona significantemente com a economia de corrida e explica uma alta proporção da variância (80%) entre indivíduos. Neandertais tinha tubérculos relativamente mais longos do calcâneo que os humanos modernos, o que teria aumentado os seus custos de energia para correr. Comprimentos do tubérculo calcâneo em H. sapiens primitivos, não são significantemente diferentes dos humanos modernos, sugerindo que a economia de corrida dos Neandertais foi reduzida em relação ao humanos contemporâneos e anatomicamente modernos. Corridas de longas distâncias são geralmente pensadas por serem benéficas e para o acesso à carne em ambientes quentes onde os hominídeos poderiam ter usado para executar a caça e perseguição desenvolvendo hipertermia. Nossa hipótese é que o desempenho e a EC podem ter sido reduzidas em homens neandertais porque viviam em climas frios.

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PMID:21269660[PubMed - indexed for MEDLINE]