Människor som går på två ben förbrukar bara en fjärdedel av den energi som schimpanser använder när de går på alla fyra, enligt en ny studie.

Fyndet, som beskrivs i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences den 17 juli, stöder idén att tidiga människor blev tvåbenta som ett sätt att minska energikostnaderna i samband med att förflytta sig.

”Att gå upprätt på två ben är ett utmärkande drag som gör oss till människor”, säger studieledaren Herman Pontzer, antropolog vid Washington University i St Louis. ”Det skiljer hela vår släkt från alla andra apor.”

Enligt denna teori gav den energi som sparades genom att gå upprätt våra forntida förfäder en evolutionär fördel jämfört med andra apor genom att minska kostnaderna för att leta efter föda.

Den här idén är bara en av många som forskare har funderat på som skäl till varför människor går på två ben. Nya studier har också föreslagit att våra tidiga förfäder, snarare än att det tog miljontals år att utvecklas från en böjd position som man vanligen tror, var kapabla att stå och gå upprätt redan i samma ögonblick som de steg ner från träden.

Chimpanser på ett löpband

Forskarna tränade fem schimpanser i att gå både upprätt och på alla fyra på ett löpband. Djuren bar masker och energiförbrukningen mättes som en funktion av hur mycket syre som förbrukades under övningen. Schimpansernas resultat jämfördes med fyra människor som gick upprätt på löpband.

Resultaten visade att för en given vikt förbrukade människorna bara en fjärdedel av energin jämfört med schimpanserna. I genomsnitt använde schimpanserna lika mycket energi när de gick på två ben som när de gick på fyra ben. En schimpans, med ett längre steg, var dock effektivare när den gick upprätt.

Laget kunde tillskriva prestandaskillnaderna mellan schimpanserna till skillnader i längden på deras steg och den mängd muskler som de aktiverade med varje steg. De mätte det sistnämnda genom att låta schimpanserna gå över en metallisk kraftplatta.

”Det är i princip en dyr badrumsvåg”, förklarade Pontzer. ”Den mäter hur mycket kraft som lemmen applicerar på marken.”

Biomekaniska ekvationer förutsäger att energiförbrukningen ökar antingen med kortare steg eller mer aktiv muskelmassa. Den schimpans som använde mindre energi när den gick tvåbent gjorde det eftersom den hade längre ben än genomsnittet. Vi människor kan minska båda faktorerna på grund av våra relativt långa ben och modifierade bäckenstrukturer.

Rekonstruktion av våra förfäders gångstil

Teamet har också tillämpat sina resultat på tidiga homininfossil. ”Resultaten gör det möjligt för oss att titta på fossilregistret och se om fossila homininer uppvisar anpassningar som skulle ha minskat den tvåbenta energianvändningen”, säger David Raichlen från University of Arizona, medlem i studiegruppen. ”Vi och många andra har hittat dessa anpassningar hos tidiga homininer, vilket säger oss att energin spelade en ganska stor roll i utvecklingen av bipedalism.”

De nya fynden är i linje med den traditionella teorin om bipedalismens ursprung, som säger att våra förfäder klättrade ner från skogens trädkronor för cirka 7 miljoner år sedan och påbörjade en lång övergång från att gå på alla fyra till att gå upprätt. Nya studier har dock börjat ifrågasätta denna idé.

En grupp fann nyligen att vilda orangutanger ofta står upprätt för att balansera på tunna grenar. En annan upptäckte att de muskler som gibboner använder för att klättra och svinga sig genom skogsbrynet också är användbara för att springa på två ben, och därför kan våra trädlevande förfäder ha varit bättre förberedda för att gå upprätt än vad man tidigare trott.

”Det här skulle vara en annan uppfattning”, säger Pontzer till LiveScience. ”Vi behöver inte tänka på att det sker från trädet och neråt. Det verkar mycket troligt att det skulle ha skett från marken och uppåt.”

• Top 10 Missing Links
• Började upprättstående gång i träd?
• Gå på det här sättet: Den fantastiska komplexiteten i att ta sig runt