人の足は、ほかの霊長類(サルの仲間)の足よりも硬いことが知られています。
およそ700万〜800万年前、人の祖先はチンパンジーやボノボとの共通の祖先から枝分かれしました。
その後、人の祖先の足は、歩くときに足の中ほどが上向きに折れ曲がりにくいつくりへと変わっていきました。
この硬い足は、地面を二本足で楽に歩くために選ばれてきた、という説があります。
ところが、足を硬くすれば本当に歩くのが楽になるのか、人の実験で確かめた証拠はこれまでありませんでした。
そこで研究チームが試したのは、硬い靴でも中敷きでもなく、ある特製の「靴下」でした。
ふつうの靴下から履き替えるだけで、歩く体には何が起きたのでしょうか？
研究の詳細は、2026年11月4日付で学術誌『Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences』に掲載されました。
硬い靴では、歩くのは楽にならなかった
足が硬いほど、二本足で歩くときに体が使うエネルギーは減るはずだと、理屈の上では考えられてきました。
ところが、この理屈を実験で示すのは簡単ではありませんでした。
たとえば、靴底の中間の層(ミッドソール)を硬くした靴を履いても、歩くエネルギーは減りませんでした。
これは走らずに歩く程度の速さでの結果で、若い人でも高齢の人でも同じでした。
足裏には土踏まずを硬くする小さな筋肉がありますが、この筋肉を働かなくしても、歩くエネルギーへの影響は見られませんでした。
中敷きで土踏まずがつぶれないようにした場合も、歩くエネルギーへの影響は見られませんでした。
足そのものを硬くして、人を含む類人猿の歩くエネルギーを減らした研究は、ひとつもなかったのです。
これでは、「硬い足は歩くために進化した」という説を、実験で支えられません。
そこで研究チームが目をつけたのが、足の前の部分(前足部)です。
チームが作った特製の靴下は、足の指の付け根のあたりを強く締めつけるつくりになっています。
締めつけるのは、指の付け根をぐるりと囲む幅3cmの部分で、そこにきつく編んだ帯が入っています。
ねらいは、横に広がろうとする足先を締めて、足の縦方向の硬さを引き出すことでした。
実験では12人が、この特製の靴下と市販の靴下を履き替えて歩きました。
歩いたのはランニングマシンの上で、速さは秒速1.25m(時速4.5km)です。どちらの靴下でも、研究室が用意した底の平らな靴を上から履きました。この靴には、土踏まずを支えるつくりはありません。
そして、歩くときに体が使うエネルギー(代謝)や、足首とふくらはぎの筋肉の動きを比べたのです。
エネルギーは、歩いている間に吸い込んだ酸素と吐き出した二酸化炭素の量から計算し、立っているだけのときの分を差し引きました。
靴下を替えただけで、歩く負担は変わったのか？
まず、靴下はねらいどおりに足の形を変えていました。
特製の靴下が前足部にかける圧力は、比べに使った市販の靴下(伸びやすいナイロン製)のおよそ24倍でした。
立っているときに足先が横に広がる度合いは小さくなり、体重をかけていない状態での足の幅は10%細くなりました。
たとえば幅10cmの足なら、9cmほどに締まる計算です。
そして横を締められたことで、土踏まずのアーチの硬さは65%増していました。
横からの締めつけが、縦方向の硬さに変わったのです。
研究チームは、この横と縦が連動するしくみを「軸をまたいだ連動(クロス軸カップリング)」と説明しています。
それでいて靴下は、見たところ、足が地面から離れる直前の足の動きを妨げていませんでした。
では、肝心の歩く疲れはどうだったのでしょうか。
特製の靴下で歩くと、体が使う正味のエネルギーは、市販の靴下より2%少なくなりました。
12人のうち10人で、エネルギーが減っていました。
2%と聞くと、小さく思えるかもしれません。
しかし研究チームによれば、これは腰から2kgの重りを外して歩くのと同じくらいの楽さにあたります。
硬い靴では、ふだんの歩く速さでこの効果を出せていませんでした。
靴下1枚が、靴にまだできていなかったことを先にやってのけた形です。
ふくらはぎの筋肉が「ゆっくり」縮んでいた
なぜ、足が硬くなると歩くのが楽になったのでしょうか。
まず、股関節やひざの働き(力や仕事率)は、どちらの靴下でも同じくらいでした。足裏の小さな筋肉も、量が少ないので全身のエネルギーをほとんど左右しません。そこで研究チームは、節約の出どころを足首の筋肉だと見ています。
カギは、足首の「ギア比」にありました。
ギア比とは、ふくらはぎの筋肉の力が地面を押す力にどう伝わるかを表す、てこの比のようなものです。
特製の靴下を履くと、このギア比が大きくなりました。
そして、足が地面についている間の足首の回る速さは、平均してゆっくりになりました。
自転車で重いギアに切り替えると、ペダルをゆっくり回しながら強く踏み込むことになるのと似ています。
実際、ふくらはぎの筋肉のひとつであるヒラメ筋は、特製の靴下で平均15%大きな力を出していました。
一方で筋肉の線維が縮む速さは、ヒラメ筋で20%、ふくらはぎの内側の腓腹筋(ひふくきん)で15%遅くなりました。
筋肉が生み出す仕事の量には、はっきりした差は出ていません。
つまり筋肉は、仕事の量をはっきり変えないまま、強い力でゆっくり縮むやり方に切り替わっていたのです。
研究チームは、力を出すために働いている筋肉の量(活動筋量)を、2つの方法で見積もりました。
1つ目の方法では、ヒラメ筋と腓腹筋を合わせた活動筋量が12%減っていました。
筋肉の電気信号を使う2つ目の方法では9%減りましたが、はっきりした差とは言えない結果でした。
歩くときの全身のエネルギーのうち、27%ほどは足首を伸ばす(つま先を下に向ける)筋肉が使っているという見積もりがあります。
そこから計算すると、9〜12%の減少は、全身で2〜3%の節約にあたります。
これは、実際に測った2%の節約とよく合っていました。
研究チームは、硬い足は二本足で歩くために進化したという説を、人の歩く実験で支える証拠だとしています。
ただし、これは「そうだった可能性がある」という後押しにとどまり、進化の歴史を直接見たわけではありません。
チームは走る実験の結果と合わせ、硬い足は歩くためか走るため、あるいはその両方のために選ばれたのかもしれないと述べています。
また、今回測ったのは歩くときのエネルギーで、走るときの効果は「もしかすると」という段階です。
結果は12人の実験から得られたもので、一部の数字でははっきりした差が出ていません。
それでも研究チームは、この靴下を安く手軽に取り入れられる道具として提案しています。
体に着ける機械(外骨格)は歩く負担をもっと減らせますが、値段が高く、ふだん使いには向きません。
歩くのが楽になれば、理屈の上では長く歩けたり疲れにくくなったりする、とチームは考えています。
腰から2kgの重りを外したのと同じくらいの楽さを、指の付け根を締める靴下1枚が生み出していたのです。
参考文献
Foot-stiffening socks reduce the metabolic cost of walking (Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)
https://doi.org/10.1098/rspb.2026.1467
元論文
Foot-stiffening socks reduce the metabolic cost of walking
https://doi.org/10.1098/rspb.2026.1467
ライター
山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。
好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。
編集者
ナゾロジー 編集部
