なぜ人は膝を痛めやすいのか？

直立二足歩行を可能にする膝は、人間にとって特徴的な器官のひとつですが、年齢を重ねるごとにつらい痛みが増えて動かしにくくなる部位でもあります。人間の膝の進化には複雑な歴史があり、痛みを感じたりケガしたりしやすい原因もその歴史にあると、新しい研究で判明しています。

Easy to gain but hard to lose: the evolution of the knee sesamoid bones in Primates—a systematic review and phylogenetic meta-analysis | Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2024.0774

Why we haven’t evolved better knees – new research
https://theconversation.com/why-we-havent-evolved-better-knees-new-research-238707

膝は、初期の人類が直立歩行を可能にしただけでなく、ホモ・サピエンスをホモ・エレクトスやホモ・ネアンデルターレンシス(ネアンデルタール人)などの絶滅した遺伝的同族と区別することができる器官でもあります。膝は人間の祖先から備わっていたものですが、関節症などの「膝が痛い」という問題は、人間の祖先は抱えていなかった可能性があります。

2017年の研究では、6000年前まで生きていた狩猟採集民の遺骨を研究したところ、現代では45歳以上の人の3分の1以上が症状をもつと言われる膝の変形性関節症が、古くはまったく問題ではなかった可能性が高いことが判明しました。研究によると、現代の人間が直面している膝の問題の多くは、工業化した社会の座りがちなライフスタイルにより、発生率が2倍以上に増加したと考えられるそうです。

また、イギリスのキングス・カレッジ・ロンドンで工学部講師を務めるマイケル・バートーム氏は、関節を安定させ保護する筋肉が弱くなり、骨の擦れを和らげる軟骨が比較的弱くなったのは、人間が以前よりもずっと運動をしなくなった結果だと指摘しています。過去の研究では、腰痛の場合でも、軽い運動をすることで痛みを和らげたり再発を防いだりすることができると示されています。

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一方で、膝には科学者も完全に理解していない複雑な生物学的機構があります。そのひとつが種子骨という小さな骨で、膝蓋骨(しつがいこつ)と呼ばれるいわゆる「膝の皿」が種子骨にあたりますが、種子骨の進化、成長、発達、そして種子骨が一部の種に存在し、他の種には存在しない理由については数百年の研究を経てもほとんど解明されていません。

そこでバートーム氏らは、膝にある種子骨の進化と発達について系統的研究を行いました。研究では、人間以外のヒト科動物や人類の共通祖先を含む93種の霊長類の種子骨3本を体系的に調査しています。

比較分析の結果、種子骨の有無は高度に構造化されており、系統発生的に何らかのシグナルが含まれていることが示唆されています。これはつまり、何か特定の動きや環境に合わせて膝が進化したのではなく、たとえば体のサイズや器官の配置など種子骨の存在以外の情報が、種子骨の有無に影響しているという可能性があるということです。人類は種子骨に関して独特な進化を遂げており、それは類人猿と人類を含む霊長類のグループであるヒト上科の起源から始まったと研究者は推測しています。

また、運動量が低下したことに加えて、栄養の摂取量が世界的に増加し、人間の身長と体重が増加したことも、膝にある種子骨が独特の進化をして関節症を引き起こしやすくなった原因だと考えられます。バートーム氏は「膝は、私たちが生きている時代に合わせて進化したわけではなく、もともと歩くのに役立っていた骨が、ライフスタイルの変化に伴って深刻化する膝の問題の原因となった可能性が高いと判明しました。私たちが感じる膝の痛みは、想像以上に複雑な進化が影響しています」と語りました。