La evolución del arco transversal del pie humano fue fundamental para el bipedismo

Una nueva investigación demuestra que los arcos del pie humano fueron clave para que camináramos erguidos.

jueves, 27 de febrero de 2020,
Por Sarah Elizabeth Richards
Natación sincronizada
Adolescentes practican natación sincronizada en Medellín, Colombia.
Fotografía de Kike Calvo, Nat Geo Image Collection

Durante más de un siglo, los biólogos evolutivos han admirado el diseño exquisito del pie humano y cómo sus rasgos posibilitan que caminemos erguidos sin esfuerzo. Por ejemplo, nuestros dedos cortos nos permiten correr largas distancias.

Un estudio publicado el miércoles en Nature argumenta que otra parte de nuestra anatomía (el arco transversal, que atraviesa la parte superior del pie) desempeña un papel más importante del que se creía en nuestra movilidad. Según los expertos, el hallazgo nos ayuda a comprender la evolución de la biomecánica del pie y podría dar lugar a pies robóticos y protésicos más precisos, ayudar a los médicos ortopédicos a tratar patologías podales e incluso inspirar mejores diseños para zapatos.

En una finca de Francia, los lugareños representan el antiguo proceso de la vinificación.
Fotografía de Brian Finke, Getty Images via Nat Geo Image Collection

Según el equipo de investigadores de Estados Unidos, Japón y el Reino Unido, el arco transversal (la curva horizontal que atraviesa la parte superior del pie) es un atributo que antes no se había tenido en cuenta y que contribuye a más del 40 por ciento de la rigidez del pie humano moderno. Este arco superior se alía con el arco longitudinal medial, un arco más estudiado situado en la parte inferior del pie. En conjunto, contribuyen a la rigidez del pie humano, que nos permite impulsarnos sin caernos y nos distingue de otros primates que necesitan pies más flexibles para aferrarse a las ramas de los árboles.

«Nos sorprendió el efecto que tenía», afirma Madhusudhan Venkadesan, autor principal del estudio y profesor adjunto de ingeniería mecánica y de materiales en la Universidad de Yale. «Se ha debatido mucho la relación entre la forma del pie y la rigidez, pero el debate se ha centrado en el arco longitudinal [el arco largo que va desde el metatarso hasta el talón por la parte interior del pie]».

Antes de un entrenamiento de FutbolNet en el Centre Olympafrica Juan Antonio Samaranch Sport Complex en Senegal.
Fotografía de Tino Soriano, Nat Geo Image Collection
Un grupo de singapurenses hace ejercicio en el Jardín Botánico de Singapur.
Fotografía de Cory Richards, Nat Geo Image Collection

Es fácil comprender la relación entre la curva del arco y la rigidez del pie si coges un billete. Coloca el dinero en posición plana y curva ligeramente los bordes largos para que la parte del medio se curve, como si formaras un tubo. Esto crea un arco que recorre el billete de forma longitudinal. Si presionas el medio del arco del billete con el dedo, observarás que ofrece cierta resistencia o rigidez. El equipo de Venkadesan quería pruebas de que en nuestros pies se aplicaba un principio similar, que también explica por qué doblar la pizza ayuda a que se caiga menos.

«Tuvimos que encontrar una forma de poner a prueba la idea en pies reales», afirma.

Así que diseñaron una serie de experimentos en los que llevaron a cabo pruebas de flexión en los pies de dos cadáveres humanos. En humanos vivos, cuesta aislar el papel del arco transversal porque trabaja en sintonía con otras partes de pie. Pero en los pies del cadáver, los investigadores consiguieron retirar el tejido elástico entre los huesos largos (denominados metatarsianos) para medir directamente el impacto del arco en la rigidez podal.

El siguiente paso consistía en comprender el papel del arco transversal en el contexto de la evolución humana. El equipo de Venkadesan desarrolló un modelo matemático para reconstruir la historia del pie humano comparando nuestro arco actual con fósiles de especies extintas de homínidos.

Tal y como esperaban, la aparición del arco transversal (que surgió en otros homínidos más de tres millones de años antes de que los humanos modernos pisaran la Tierra) fue un elemento importante del bipedismo. Le siguió el arco longitudinal medial, que llegó hace 1,8 millones de años, para ser más exactos. Esta combinación generó la rigidez necesaria para llegar a correr maratones y sacarnos fotos saltando para publicarlas en Instagram.

Los expertos afirman que el nuevo estudio es valioso porque es el primero que cuantifica la rigidez del arco transversal.

Los muelles motorizados de un tobillo eléctrico impulsan como una pierna real.
Fotografía de Mark Thisessen, Nat Geo Image Collection

«Hemos sido conscientes de la presencia del arco transversal durante mucho tiempo, pero nunca habíamos tenido forma de medirlo y no sabíamos cómo influía en la función general del pie. Esto se suma a nuestro conocimiento de cómo la forma única del pie humano permite nuestra locomoción bípeda única», afirma Nicholas Holowka, profesor adjunto de antropología de la Universidad de Buffalo (Nueva York) que estudia la evolución del pie humano.

Entonces ¿qué significa esta investigación para las personas con pies planos? El arco transversal es su apoyo, su héroe anónimo.

La ausencia de un arco longitudinal medial en los pies planos puede provocar estrés en otras partes del cuerpo y causar dolor podal. Hubo una época en la que tener pies planos era un motivo de rechazo inmediato en el ejército.

Holowka afirma que la investigación de Venkadesan desvela por qué la mayoría de las personas con pies planos no sufren lesiones ni dolor crónico.

«Puedes imaginarte que puedes tener pies planos con un arco longitudinal bajo, pero como tienes un arco transversal relativamente alto puedes tener el pie rígido». Holowka explica que las investigaciones futuras deberían examinar los vínculos entre los grados de pie plano de las personas y sus arcos transversales. También insta a encontrar formas de cuantificar la curvatura del arco transversal en personas vivas para entender mejor el dolor podal, que podría ser la calve para construir órtesis correctivas.

Glen Lichtwark, profesor adjunto de biomecánica en la Universidad de Queensland (Australia), añade que, en adelante, otras investigaciones deberían analizar la variedad de la anatomía del arco transversal en humanos para explorar la correlación entre la curvatura elevada y los altos niveles de rigidez.

«Quizá tengas una curva elevada, pero podrías compensarla en otro punto. O quizá uses los músculos de forma diferente. Estas cosas siguen siendo incógnitas», afirma Licthwark.

Las piernas de una mujer, sus tacones rojos y los taxis de Times Square.
Fotografía de Tino Soriano, Nat Geo Image Collection

Según Licthwark, coautor de un artículo complementario en Nature, esta investigación puede aplicarse al ámbito de la salud podal, como al diseño de partes robóticas y prótesis o para explicar el misterio de por qué las cirugías ortopédicas alivian el dolor en algunos pacientes, pero no en otros. En el futuro, los empleados de las zapaterías también podrían hacerte un escáner del pie y darte recomendaciones personalizadas basadas en la estructura total de tu pie.

«Esta investigación nos proporciona otra dimensión de la estructura compleja del pie. Pone de manifiesto que el pie es tridimensional y necesitamos empezar a verlo de esa manera», afirma Lichtwark.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
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