Vì sao chúng ta không thể cử động từng ngón chân như ngón tay?

Thưa ông, con đã biên tập lại đoạn theo hướng gọn hơn, giàu nhịp kể và loại bỏ lặp từ, đúng chuẩn văn phong Khoa học TinCongNghe:

Nhà nhân chủng học Steven Lautzenheiser kể rằng trong một dịp cuối tuần, ông đến thăm vườn bách thú ở Knoxville, Tennessee, Mỹ, nơi ông sinh sống, và ghé qua khu chuồng nuôi tinh tinh.

Bữa sáng của chúng vẫn còn rải rác quanh khu vực. Ripley, một con tinh tinh đực, nhanh chóng nhặt trái cây và rau củ, có lúc dùng chân linh hoạt chẳng khác gì bàn tay. Ăn xong, nó tiếp tục dùng chân nắm lấy những vòi cứu hỏa treo quanh chuồng, thậm chí giữ cả mẩu rơm và đồ chơi bằng các ngón chân một cách thuần thục.

“Tôi thấy mình có chút ghen tị. Vì sao con người không thể sử dụng chân như vậy, nhanh chóng và dễ dàng nắm bắt mọi thứ bằng các ngón chân như khi chúng ta dùng các ngón tay?”, ông chia sẻ.

Là nhà nhân chủng học sinh học, Giáo sư Steven Lautzenheiser chuyên nghiên cứu cơ sinh học bàn chân và mắt cá chân người hiện đại. Ông vận dụng các nguyên lý cơ học chuyển động để phân tích cách lực tác động lên cơ thể và cách con người biến đổi qua tiến trình tiến hóa.

Theo ông, cơ bắp, não bộ và lịch sử tiến hóa của bàn chân người là những yếu tố then chốt lý giải vì sao chúng ta không thể cử động từng ngón chân độc lập như các ngón tay.

So sánh con người với một họ hàng gần gũi

Con người thuộc nhóm linh trưởng, cùng họ với các loài vượn như tinh tinh. Trên thực tế, tinh tinh là họ hàng gần gũi nhất về mặt di truyền với chúng ta, chia sẻ khoảng 98,8% DNA.

Chính quá trình tiến hóa giúp lý giải vì sao tinh tinh sở hữu những ngón chân linh hoạt, trong khi bàn chân của con người có phần “vụng về” hơn. Tổ tiên xa xưa của chúng ta nhiều khả năng di chuyển tương tự tinh tinh, sử dụng cả tay và chân để leo trèo và bám nắm. Tuy nhiên, theo thời gian, loài người chuyển sang dáng đi thẳng bằng hai chân.

Sự thay đổi đó buộc bàn chân phải thích nghi để đảm nhận vai trò giữ thăng bằng và nâng đỡ toàn bộ cơ thể khi đứng và di chuyển. Vì thế, khả năng cử động độc lập từng ngón chân không còn quan trọng bằng việc bảo đảm sự ổn định khi đi lại.

Ngược lại, bàn tay ngày càng giữ vai trò trung tâm trong các hoạt động đặc trưng của loài người, đặc biệt là chế tạo và sử dụng công cụ. Qua hàng triệu năm, các ngón tay trở nên linh hoạt hơn, cho phép thực hiện những thao tác tinh vi như viết, chơi nhạc cụ hay thao tác trên thiết bị điện tử.

Có thể nói, bàn tay và bàn chân của con người đã tiến hóa theo hai hướng khác nhau, phục vụ những mục đích hoàn toàn riêng biệt.

Các cơ điều khiển chuyển động của ngón tay hoặc ngón chân

Quá trình tiến hóa tạo ra những khác biệt giữa bàn tay và bàn chân thông qua sự thích nghi về cấu trúc cơ, xương và gân, nhằm phục vụ tốt hơn cho việc đi lại và giữ thăng bằng. Về mặt giải phẫu, hai bộ phận này khá tương đồng: đều có năm ngón và được điều khiển bởi hệ thống cơ, gân phức tạp.

Bàn chân người có khoảng 29 cơ, chủ yếu hoạt động để hỗ trợ việc đứng vững và di chuyển. Trong khi đó, bàn tay có khoảng 34 cơ, nhiều trong số đó chuyên trách các động tác tinh vi.

Phần lớn cơ ở bàn chân giúp hạ các ngón xuống, như khi nhón chân, hoặc nâng chúng lên, như khi đi bằng gót. Các cơ này còn cho phép bàn chân xoay nhẹ vào trong hoặc ra ngoài, giúp duy trì thăng bằng trên địa hình không bằng phẳng. Những chuyển động phối hợp đó bảo đảm chúng ta có thể đi và chạy ổn định.

Ngón chân cái đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc đẩy cơ thể về phía trước khi bước đi, vì vậy nó có thêm các cơ riêng biệt. Bốn ngón còn lại không có hệ cơ độc lập như vậy.

Một số cơ lớn ở lòng bàn chân và bắp chân chi phối đồng thời cả bốn ngón này. Do dùng chung hệ cơ, chúng vẫn có thể cử động nhưng không thể hoạt động độc lập như các ngón tay. Các cơ bắp chân cũng kéo dài bằng những gân lớn xuống bàn chân, ưu tiên chức năng chịu lực và giữ thăng bằng hơn là thực hiện các thao tác nhỏ, chính xác.

Ngược lại, sáu nhóm cơ chính giúp điều khiển từng ngón tay, phần lớn nằm ở cẳng tay và nối với các ngón bằng hệ thống gân linh hoạt. Ngón cái và ngón út còn có thêm các cơ hỗ trợ động tác cầm nắm. Hệ thống này được chuyên biệt hóa để thực hiện những chuyển động tinh tế, có kiểm soát, như viết hay thao tác trên nhạc cụ.

Vì vậy, số lượng cơ nhiều hơn ở bàn tay chỉ là một phần nguyên nhân. Sự khác biệt về mức độ chuyên biệt hóa và cách tổ chức hệ cơ mới là yếu tố quan trọng khiến các ngón chân không thể hoạt động độc lập như các ngón tay.

Phân bổ sức mạnh não bộ

Để hiểu đầy đủ sự khác biệt giữa ngón tay và ngón chân, cần nhìn vào vai trò của não bộ. Một vùng quan trọng gọi là vỏ não vận động chịu trách nhiệm điều khiển các chuyển động của cơ thể. Vùng này gồm hàng triệu tế bào thần kinh, hoạt động như những “sứ giả”, truyền tín hiệu từ não đến các cơ.

Trong vỏ não vận động, diện tích và mật độ tế bào thần kinh dành cho các ngón tay lớn hơn đáng kể so với các ngón chân. Nhờ đó, não có thể gửi những tín hiệu chi tiết và tinh vi hơn đến bàn tay. Cách tổ chức này khiến việc điều khiển ngón tay đòi hỏi nhiều hoạt động thần kinh hơn, hay nói cách khác, tiêu tốn nhiều nguồn lực xử lý của não hơn so với ngón chân.

Chính sự phân bổ ưu tiên này giúp các ngón tay thực hiện được những thao tác chính xác, phức tạp, trong khi các ngón chân chủ yếu đảm nhận vai trò nâng đỡ và giữ thăng bằng.

Vì vậy, dù không thể dùng chân linh hoạt như chú tinh tinh Ripley, giờ đây chúng ta đã có lời giải thích: sự khác biệt không chỉ nằm ở cơ bắp mà còn ở cách bộ não phân bổ quyền điều khiển cho từng bộ phận.