チンパンジーの超強度と人間の骨格筋の進化

少なくとも1920年代以来、一般的なチンパンジー（パントログロビーテン）は、野生と捕虜の環境の両方で、「超強力」の例外的な偉業が可能であることで人間とは異なることが報告されています。逸話的な研究とより制御された研究の組み合わせは、この見解を何らかのサポートを提供します。ただし、利用可能なデータの批判的なレビューは、チンパンジーの大量固有の筋肉のパフォーマンスが平均して人間の1.5倍の控えめであることを示唆しています。このパフォーマンスの微分の筋肉の基礎の仮説には、より大きな等尺性力生成能力、最大短縮速度の速度、および/またはヒト骨格筋と比較してチンパンジーのミオシン重鎖（MHC）アイソフォーム含有量の差が含まれます。ここでは、チンパンジーの筋肉がその単一繊維収縮特性の人間の筋肉に似ているが、MHC IIアイソフォームのはるかに高い割合を示していることを示しています。人間とは異なり、チンパンジーの筋肉は〜67％の高速トゥウィッチ繊維（MHC IIA+IID）で構成されています。種固有の全筋モデルのコンピューターシミュレーションは、同様のサイズの人間の筋肉よりもチンパンジー筋肉の最大動的力と出力が1.35倍高いことを示しています。したがって、チンパンジーの優れた質量固有の筋肉パフォーマンスは、等尺性の力生成能力の違いや最大の短縮速度に起因するものではありません。ヒモニン系統は、過去7〜800万年間に最大の動的な力と出力が減少し、繰り返しの低コスト収縮行動の選択に応じて減少したことを提案します。

Since at least the 1920s, it has been reported that common chimpanzees (Pan troglodytes) differ from humans in being capable of exceptional feats of "super strength," both in the wild and in captive environments. A mix of anecdotal and more controlled studies provides some support for this view; however, a critical review of available data suggests that chimpanzee mass-specific muscular performance is a more modest 1.5 times greater than humans on average. Hypotheses for the muscular basis of this performance differential have included greater isometric force-generating capabilities, faster maximum shortening velocities, and/or a difference in myosin heavy chain (MHC) isoform content in chimpanzee relative to human skeletal muscle. Here, we show that chimpanzee muscle is similar to human muscle in its single-fiber contractile properties, but exhibits a much higher fraction of MHC II isoforms. Unlike humans, chimpanzee muscle is composed of ∼67% fast-twitch fibers (MHC IIa+IId). Computer simulations of species-specific whole-muscle models indicate that maximum dynamic force and power output is 1.35 times higher in a chimpanzee muscle than a human muscle of similar size. Thus, the superior mass-specific muscular performance of chimpanzees does not stem from differences in isometric force-generating capabilities or maximum shortening velocities-as has long been suggested-but rather is due in part to differences in MHC isoform content and fiber length. We propose that the hominin lineage experienced a decline in maximum dynamic force and power output during the past 7-8 million years in response to selection for repetitive, low-cost contractile behavior.