¿Alguna vez tuvimos un “hueso de codo”?

Descargo de responsabilidad: no soy un biólogo evolutivo. Puedo contribuir a la respuesta de mi conocimiento como cirujano de la mano, pero diferiré ante cualquier experto.

Función de miembro superior contra miembro inferior:

Como señala Joshua Engel, la rótula sirve para aumentar la ventaja mecánica de la función de palanca. La mayoría de las palancas en el cuerpo son de tercera clase con la fuerza colocada entre el eje / fulcro y la resistencia. Esto incluiría la rodilla en extensión y el codo en flexión.

              Palanca de tercera clase

Esta configuración de palanca requiere una fuerza relativamente grande para moverse incluso contra una resistencia pequeña. Por lo tanto, incluso con la presencia de músculos grandes en la pierna, es decir, el cuádriceps y los isquiotibiales, es útil contar con el poder adicional para extender la pierna.

Esto no es problemático anatómicamente ya que la rótula se encuentra frente a la rodilla, fuera del camino del “cableado”, es decir, los vasos sanguíneos y los nervios.

Con el codo, las cosas son diferentes. El movimiento dominante funcionalmente no es extensión, es decir, enderezar el codo. Es flexión

La flexión es lo que necesitarías para una existencia arbórea, es decir, para columpiarse en los árboles, arrastrándote hasta las enredaderas y las ramas de los árboles. La extensión mientras se balancea se logra a través de la gravedad.

La extensión del codo también se logra mediante el uso de una palanca de primera clase, por lo que la necesidad de aumentar el apalancamiento no es lo mismo.


       Palanca de primera clase

Si bien podría ser conveniente tener un hueso sesamoideo tipo “rótula” en el codo del codo, es decir, en el área cubital anterior, esto sería problemático ya que estaría presionando sobre todo tipo de anatomía muy importante: el nervio mediano y la arteria braquial. .

De mi lectura de los documentos a continuación y otra literatura, parece que la anatomía comparativa del brazo y el antebrazo entre los humanos y los simios es bastante similar. Existen variaciones entre los humanos y los simios y entre varias especies de simios, dependiendo de la relación entre la existencia terrestre y la arbórea.

Todo esto me llevaría a la conclusión de que, al menos en nuestro pasado evolutivo relativamente reciente, la respuesta a la pregunta sería NO.

REFERENCIAS:

1. Análisis anatómicos comparativos de los músculos del antebrazo de Cebus libidinosus (Rylands et al., 2000): comportamiento manipulador y uso de herramientas
Cuentos Alexandre Aversi-Ferreira, 1,2, * Rafael Souto Maior, 3 Frederico O. Carneiro-e-Silva, 4 Roqueline AGMF Aversi-Ferreira, 1,4 Maria Clotilde Tavares, 3 Hisao Nishijo, 2 y Carlos Tomaz3
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Abstracto
El presente estudio describe los músculos flexores y extensores en el antebrazo de Cebus libidinosus y los compara con los de humanos, chimpancés y mandriles. Los datos se presentan en índices anatómicos cuantitativos para similitud. Los músculos del antebrazo capuchinos mostraron similitudes importantes con los chimpancés y los humanos, particularmente aquellos que actúan sobre el movimiento del pulgar y permiten cierto grado de independencia de otras estructuras de la mano, a pesar de que su configuración no permite un verdadero pulgar oponible. Las características de los músculos del antebrazo de Cebus corroboran la convergencia evolutiva hacia un comportamiento adaptativo (uso de herramientas) entre el género Cebus y los simios.
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Introducción
En las últimas dos décadas, varios estudios de comportamiento se han centrado en la capacidad del capuchino para usar herramientas. En su sentido más estricto, el uso de herramientas solo se encuentra en un puñado de monos del viejo mundo (OWM) y simios. Las únicas excepciones entre los nuevos monos del mundo (NWM) son los capuchinos, de los que se ha informado que usan herramientas tanto en cautiverio como en estado silvestre [1], [2], [3]. Tales estudios han reportado que el Cebus es capaz de manejar rocas para abrir cocos, usar mondadientes para sacar la comida de un tubo o extraer melaza a través de los orificios de una caja [4], [5], [6]. Recientemente se observó que los capuchinos salvajes pescan termitas usando ramitas, una actividad hasta entonces solo observada en los chimpancés [7]. Tales comportamientos complejos dependen de la capacidad de agarre versátil [8], [9]. En consecuencia, se ha informado que Cebus muestra una amplia gama de estrategias de agarre y manipulación, comparable a los chimpancés y los humanos [10], [11].
La habilidad diestra de la mano y, en consecuencia, el uso de la herramienta, está asociada con el desarrollo de la inteligencia y la cultura de los primates [12], [13]. Por lo tanto, este comportamiento adaptativo denota una importante convergencia evolutiva, especialmente entre los capuchinos y los chimpancés. El uso de herramientas capuchinas también parece depender de otras convergencias neurológicas, cognitivas y morfológicas [10], [14]. En este sentido, los capuchinos son un modelo importante para probar hipótesis sobre la evolución de la cognición de los primates.
El análisis anatómico comparativo de primates puede arrojar un conocimiento importante sobre el comportamiento y la filogenia. Más específicamente, la anatomía del antebrazo es crucial para comprender los comportamientos manipuladores de la mano. Aunque algunos estudios se han centrado en la evaluación conductual comparativa del uso de herramientas de capuchinos [8], [9], la literatura sobre la miología de los antebrazos es escasa. Los primeros estudios indicaron que los agarres de precisión eran insostenibles para los capuchinos debido a la falta de articulación de la silla de montar en la mano y, por lo tanto, la capacidad de uso de la herramienta no estaba relacionada con la movilidad del pulgar [15], [16]. Otros estudios conductuales, sin embargo, han informado que este género puede aducir el pulgar hacia el dedo índice, lo que favorece la flexión de la articulación interfalángica en lugar de la metacarpofalángica, acuñada como “oponibilidad lateral” [8]. Sin embargo, todavía no hay confirmaciones anatómicas de estos hallazgos.
En el presente estudio, se investigaron los músculos flexores del antebrazo en el mono Cebus libidinosus [17]. El origen, la inserción, la ramificación arterial y la inervación de cada músculo se caracterizaron por proporcionar una comprensión anatómica de las habilidades manuales observadas en Cebus . Las observaciones anatómicas aquí se compararon con los músculos análogos encontrados en humanos [18] y chimpancés y mandriles [19]. El grado de similitud anatómica entre los músculos del antebrazo en estas especies se comparó utilizando el Índice Comparativo de Anatomía (CAI) [20].

2. Anatomía funcional del proceso del olécranon en homínidos y homininos plio-pleistocenos.
por Michelle SM Drapeau
Ciencias Biológicas> Papeles Misceláneos

Revista Americana de Antropología Física (2004)
Volumen: 124, Número: 4, Páginas: 297-314

  • PubMed: 15252859

Disponible en www.ncbi.nlm.nih.gov
o Encuentre este trabajo en:
Abstracto
Este estudio examina la morfología funcional del proceso del olécranon en homínidos y fósiles de homininas. La longitud de la palanca ósea del músculo tríceps braquial (TBM) se mide como la distancia entre el centro articular troclear y el sitio de inserción más distante de la TBM, y la orientación del olécranon se mide como el ángulo que hace esta palanca ósea con el largo eje del cúbito. Los resultados muestran que Homo, Pan, Gorila, la mayoría de los monos y los fósiles de Australopithecus estudiados tienen longitudes relativas similares de olécranon. Los hominoides suspensorios y los ateles tienen olécranios más cortos, lo que sugiere, en algunos casos, la selección para una mayor velocidad de extensión. La orientación que el brazo de palanca de la tuneladora hace con el eje largo del cúbito varía con el modo locomotor preferido. Los primates terrestres tienen olécranones que están orientados más posteriormente a medida que aumenta el tamaño corporal, ajustando modelos generales de la postura terrestre de los mamíferos. Los cuadrúpedos arbóreos tienen brazos de palanca orientados más proximalmente que cualquier cuadrúpedo terrestre, lo que sugiere el uso de la tuneladora con el codo en una posición más flexionada. La orientación del olécranon no es consistente en los homínidos suspensorios, aunque todos se caracterizan por orientaciones que son similares o más posteriores que las observadas en los cuadrúpedos. El homo y los fósiles tienen olécranones claramente orientados más proximalmente de lo esperado para un cuadrúpedo de su tamaño. Esto sugiere que Homo y Australopithecus usaron su TBM en una posición flexionada, una posición más consistente con las actividades de manipulación.

Por lo que puedo decir, no. Nuestros ancestros cuadrúpedos nunca tenían huesos sesamoideos en sus extremidades anteriores. Las extremidades están dispuestas de manera diferente: la articulación del codo de la mayoría de los cuadrúpedos se dobla hacia adelante en lugar de hacia atrás. Extremidad anterior del perro:

Pata trasera del perro:

Esto significa que la energía proviene de un lugar diferente. En lugar de un hueso extra en la parte frontal de la extremidad, hay una proyección adicional en la parte posterior, lo que proporciona un apalancamiento adicional. Se llama el “olécranon”. También tienes uno, pero no está tan bien desarrollado como en los animales que usan las patas delanteras para correr, como el caballo:

Crédito de la imagen: http://foreverhorses.blogspot.co

El objetivo de la rótula es proporcionar un apalancamiento adicional. El caballo tiene un olécranon más pronunciado porque corre realmente con las cuatro extremidades. Un gato o un perro, que utiliza sus extremidades delanteras tanto para luchar como para moverse, obtiene una mayor parte de su poder de movimiento de sus patas traseras y tiene una articulación menos pronunciada en el frente.

Los huesos sesamoideos, como la rótula, tienden a desarrollarse en áreas donde los tendones fuertes cambian de dirección. Con la rodilla en flexión, el cuádriceps se estira sobre ella y es un estímulo mecánico para el desarrollo de los sesamoideos a través de mecanismos poco conocidos. Los factores genéticos fuertes también parecen desempeñar un papel aquí.
Sin embargo, en el caso del codo, el tendón del tríceps se detiene antes de la línea de la articulación del codo insertándolo en un proceso de olécranon convenientemente colocado que se extiende proximalmente. Entonces, en comparación con los cuádriceps en la rodilla, no hay cambios en la dirección involucrados. Esto también explicaría por qué no tenemos sesamoideos delante del codo, ya que el bíceps y el braquial no experimentan ningún cambio de dirección durante la flexión. Curiosamente, se puede encontrar un sesamoideo inconstante detrás de la rodilla en el gastrocnemio (fabella). Aún más interesante, la presencia de un Fabella se correlaciona con un desarrollo temprano de osteoartritis en humanos. [Ver Pritchett JW. J Bone Joint Surg Am; 1984]
Por qué desarrollamos un proceso de olécranon en el codo y nada similar en la rodilla es mucho más difícil de explicar. Tal vez nuestros antepasados ​​comenzaron con patas traseras y extremidades anteriores orientadas de forma diferente, como herencia de los peces y los anfibios. Las extremidades posteriores más fuertes y más largas significarían más poleas y más tendencia a la formación de los sesamoideos. Con extremidades anteriores más delgadas y móviles, las condiciones para la formación de los huesos sesamoideos tal vez nunca se hayan cumplido o de alguna manera ya teníamos un olécranon en su lugar.
Sin embargo, para confundir las cosas, los lagartos, incluidos ciertos dinosaurios, y los tuatara muestran un codo óseo-rótula cubiti. Pero dado que estos aparecen en sus ancestros después de ramificarse fuera de la línea de mamíferos, sería seguro decir que nunca tuvimos un hueso del codo. Pero algunos de nuestros primos lejanos lo hicieron y todavía lo hacen.

Es cierto que la mayoría de todo esto es una conjetura educada en su mejor momento, y un ensoñación en su peor expresión. Nuestra comprensión de la mecanobiología y su relación con la evolución tendría que ser mucho mejor antes de que esta pregunta pueda responderse satisfactoriamente.
¡Como un aparte, un sesamoideo en el tríceps ha sido reportado en humanos ya en 1937! [Ver Kienbock.La Presse Med, 1937] Muchos otros informes están disponibles desde entonces, pero no se resuelve si son verdaderos sesamoides o pseudoartrosis del olécranon. Además, el knockout del gen Hox-11 en ratones causa formación de huesos sesamoideos en los miembros anteriores y cambios morfológicos espinales. [Ver Small KM, Potter SS.Genes Dev; 1993]

Esperaré a que un verdadero biólogo evolutivo te dé una respuesta oficial, pero creo que deberías entender que probablemente el problema sea considerablemente más complejo de lo que parece suponer. Cuando nuestros antepasados ​​comenzaron a reutilizar las patas delanteras como brazos, tuvo que ocurrir un cambio estructural severo, mucho mayor que simplemente perder las rótulas delanteras. Las patas delanteras originales deben haberse doblado hacia atrás, al igual que las patas traseras, pero para ser útiles como brazos, tuvieron que modificarse para inclinarse hacia adelante. No tengo idea de si esto se logró girando la extremidad 180 grados en la articulación del hombro, o de alguna manera rompiendo la rodilla anterior y reconstruyéndola como un codo, pero estoy seguro de que las cosas deben haber sido dolorosas y confusas para una persona. largo tiempo. ¡Espero que pronto obtenga una respuesta más puntual de parte de un experto genuino entrenado!