Desenvolver a capacidade de andar e correr habitualmente ereto sobre os dois pés é uma das transformações mais significativas que ocorreram na evolução humana. Muitas adaptações musculoesqueléticas permitiram a locomoção bípede, incluindo mudanças estruturais dramáticas no pé e, em particular, a evolução de um arco medial elevado. Anteriormente, supunha-se que a estrutura do arco do pé desempenhava um papel central na propulsão direta do centro de massa para frente e para cima através dos dedos e recuo da energia semelhante a uma mola. Entretanto, não está claro se a mobilidade da flexão plantar e a altura do arco medial sustentam seu papel como alavanca propulsora.

Para investigar essas hipóteses, Welte e colaboradores (2023) selecionaram sete participantes com mobilidade de arco variável, que caminharam e correram enquanto seus pés eram filmados por câmeras de captura de movimento de raios-X de alta velocidade. A altura do arco de cada participante foi medida e uma tomografia computadorizada do pé direito foi realizada. Os cientistas criaram modelos rígidos e os compararam com o movimento medido dos ossos do pé para testar o efeito da mobilidade do arco nas articulações adjacentes. Eles também mediram quais articulações contribuíram mais para o recuo do arco e a contribuição do recuo do arco para o centro de massa e propulsão do tornozelo.

Embora os cientistas esperassem descobrir que o recuo do arco ajudava a alavanca rígida do arco a levantar o corpo, eles descobriram que um arco rígido sem recuo fazia com que o pé se levantasse do chão mais cedo, provavelmente diminuindo a eficiência dos músculos da perna. A inclinação para a frente reflete a postura de caminhada dos chimpanzés, em vez da postura ereta característica da marcha humana. O arco flexível ajudou a reposicionar o tornozelo na posição vertical, permitindo que a perna se levantasse do chão com mais eficiência. Esse efeito é ainda maior durante a corrida, sugerindo que a corrida eficiente pode ter sido uma pressão evolutiva em favor do arco flexível.

Com isso, mostrou-se que, independentemente das diferenças intraespecíficas na altura medial do arco, o recuo do arco permite maior tempo de contato e condições de propulsão favoráveis ​​no tornozelo para andar ereto com uma perna estendida. A articulação em cunha navicular-medial geralmente negligenciada é a principal responsável pelo recuo do arco em arcos humanos.

O mecanismo pelo qual o recuo do arco permite uma postura ereta do tornozelo pode ter ajudado a conduzir a evolução do arco longitudinal após nosso último ancestral comum com os chimpanzés, que carecem de mobilidade de flexão plantar do arco durante a movimentação. Futuras investigações morfológicas da articulação em cunha navicular-medial provavelmente fornecerão novas interpretações do registro fóssil.

Um estudo sugeriu que os humanos podem ter desenvolvido um arco semelhante a uma mola para nos ajudar a andar sobre os dois pés. Pesquisadores que estudam a evolução da marcha bípede há muito assumem que o arco alto do pé nos ajuda a andar, agindo como uma alavanca que impulsiona o corpo para frente. Mas uma equipe global de cientistas descobriu agora que o recuo flexível do arco reposiciona o tornozelo na posição vertical para uma caminhada mais eficaz. Os efeitos da corrida são maiores, sugerindo que a capacidade de correr com eficiência pode ter sido uma pressão seletiva para um arco flexível que também tornou a caminhada mais eficiente. Essa descoberta pode até ajudar os médicos a melhorar os tratamentos para problemas nos pés dos pacientes de hoje.

Sendo assim, o estudo sugeriu ainda que permitir o recuo do arco medial em calçados e intervenções cirúrgicas pode ser crítico para manter a capacidade de propulsão natural do tornozelo.

Figura 1. (A) A hipótese de propulsão do centro de massa (COM) sugere que tanto o recuo do arco quanto a alavancagem do pé podem elevar o COM. (B) As alavancas do pé ao redor da articulação metatarsofalângica a partir do fulcro.