July 25, 2024

Eerste humanoïde spierreconstructie toont aan dat de 3,2 miljoen jaar oude ‘Lucy’ net als wij rechtop kan staan

Eerste humanoïde spierreconstructie toont aan dat de 3,2 miljoen jaar oude ‘Lucy’ net als wij rechtop kan staan

Dit artikel is beoordeeld volgens Science X’s bewerkingsproces
En Beleid.
Editors Benadruk de volgende kenmerken en zorg tegelijkertijd voor de geloofwaardigheid van de inhoud:

Feiten controleren

Peer-reviewed publicatie

vertrouwde bron

Proeflezen

Dwarsdoorsnede van een veelhoekige spiermodelleringsbenadering, geleid door gegevens over spierlittekens en gegevens over magnetische resonantiebeeldvorming. Krediet: dr. Ashley Weisman

Een onderzoeker van de Universiteit van Cambridge heeft voor het eerst de verloren zachte weefsels van vroege menselijke voorouders – of mensachtigen – digitaal gereconstrueerd, en onthulde het vermogen om rechtop te staan ​​zoals we dat nu doen.

Dr. Ashley Wiseman heeft de been- en bekkenspieren van de mensachtige Australopithecus afarensis in 3D gemodelleerd met behulp van een scan van “Lucy”: het beroemde fossiele exemplaar dat halverwege de jaren zeventig in Ethiopië werd opgegraven.

Australopithecus afarensis was een vroege menselijke soort die meer dan drie miljoen jaar geleden in Oost-Afrika leefde. Kleiner dan wij, met een aapachtig gezicht en kleinere hersenen, maar in staat om op twee benen te lopen, is hij aangepast aan zowel bomen als savannes, waardoor de soort bijna een miljoen jaar kan overleven.

Vernoemd naar de Beatles-klassieker “Lucy in the Sky with Diamonds”, is Lucy een van de meest complete voorbeelden van een Australopithecus die ooit is ontdekt – met 40% van haar skelet teruggevonden.

Wiseman kon recent gepubliceerde open-sourcegegevens over Lucy’s fossiel gebruiken om een ​​digitaal model te maken van de 3,2 miljoen jaar oude spierstructuur van het onderlichaam. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Koninklijke Maatschappij voor Open Wetenschap.

Het onderzoek creëerde 36 spieren in elk been, waarvan de meeste veel groter waren bij Lucy en meer ruimte innamen in de benen dan bij moderne mensen.

Een 3D veelhoekig model, geleid door beeldvorming van scangegevens en spierlittekens, om de spieren van de onderste ledematen te reconstrueren van Australopithecus afarensis fossiel AL 288-1, bekend als ‘Lucy’. Krediet: dr. Ashley Weisman

De grootte van de belangrijkste spieren in Lucy’s kuiten en dijen was bijvoorbeeld twee keer zo groot als die van moderne mensen, omdat onze verhouding tussen vet en spieren veel hoger is. Spieren vormden 74% van de totale massa in Lucy’s dij, vergeleken met slechts 50% bij mensen.

Paleoantropologen zijn het erover eens dat Lucy op twee benen liep, maar ze zijn het oneens over hoe ze liep. Sommigen hebben beweerd dat het bewoog in een gehurkte rib, vergelijkbaar met chimpansees – onze gemeenschappelijke voorouder – wanneer ze op twee benen lopen. Anderen denken dat zijn voortbeweging vergelijkbaar was met lopen op twee benen.

Onderzoek in de afgelopen 20 jaar heeft geleid tot een consensus over volledig rechtop lopen, en het werk van Wiseman voegt hier nog meer gewicht aan toe. Lucy’s knie-extensorspieren, en de hefboomwerking die ze mogelijk maken, bevestigen het vermogen om kniegewrichten te strekken zoals een gezond persoon dat vandaag de dag kan.

“Lucy’s vermogen om rechtop te lopen kan alleen worden bepaald door een reconstructie van het traject en de ruimte die spieren in het lichaam innemen”, zegt Wiseman van het MacDonald Institute for Archaeological Research van de Universiteit van Cambridge.

Een 3D veelhoekig model, geleid door beeldvorming van scangegevens en spierlittekens, om de spieren van de onderste ledematen te reconstrueren van Australopithecus afarensis fossiel AL 288-1, bekend als ‘Lucy’. In dit model waren de spieren kleurgecodeerd. Krediet: dr. Ashley Weisman

“We zijn nu het enige dier dat rechtop kan staan ​​met gestrekte knieën. Lucy’s spieren geven aan dat ze net zo bedreven was in het lopen op twee benen als wij, terwijl ze waarschijnlijk ook thuis was in de bomen. Lucy liep en bewoog waarschijnlijk zoals wij doen, “zei Wiseman. Je ziet wat voor soort er vandaag leeft. ”

“Australopithecus afarensis zou zo’n 3 tot 4 miljoen jaar geleden door gebieden met open graslanden en dichtere bossen in Oost-Afrika hebben gezworven. Reconstructies van Lucy’s spieren geven aan dat het beide habitats effectief kon exploiteren.”

Lucy was een jonge vrouw, iets meer dan een meter lang en woog waarschijnlijk ongeveer 28 kg. Lucy’s hersenen zouden ongeveer een derde van de onze zijn geweest.

Om de spieren van de mensachtigen na te bootsen, begon Wiseman met enkele levende mensen. Met behulp van MRI- en CT-scans van de spieren en botstructuren van moderne vrouwen en mannen, was ik in staat om “spierpaden” uit te zetten en een digitaal musculoskeletaal model te bouwen.

Digitalisering van spieraanhechtingsgebieden die gebruikt zijn om Lucy’s spiermodel te bouwen, naast het voltooide 3D-spiermodel. Krediet: dr. Ashley Weisman
Voltooide weergaven (abdominaal, dorsaal, lateraal en mediaal) van de polygonale spiermodelleringsbenadering in AL 288-1, waarbij 36 spieren werden gegenereerd voor elk onderste lidmaat. De veelhoekige spier van AL 288-1 wordt getoond in vergelijking met de 3D-spier van een mens die uit de MRI-scangegevens is gesneden. Krediet: dr. Ashley Weisman

Wiseman gebruikte vervolgens bestaande virtuele modellen van Lucy’s skelet om de gewrichten “een nieuwe vorm te geven” – dat wil zeggen, om het skelet weer in elkaar te zetten. Dit werk identificeerde de as van waaruit elk gewricht kon bewegen en roteren, en repliceerde hoe ze door het leven bewogen.

Ten slotte werden er spierlagen bovenop gelegd, gebaseerd op trajecten van recente menselijke spierkaarten, evenals waarneembare kleine ‘spierlittekens’ (sporen van spiercontact detecteerbaar op gefossiliseerd bot). “Zonder de wetenschap van open toegang zou dit onderzoek niet mogelijk zijn geweest”, zei Weissman.

Deze reconstructies kunnen wetenschappers nu helpen begrijpen hoe deze menselijke voorouder functioneerde. “Spierreconstructie is al gebruikt om bijvoorbeeld de loopsnelheid van een T-Rex te meten,” zei Wiseman. “Door vergelijkbare technieken toe te passen op menselijke voorouders, willen we het spectrum van fysieke bewegingen onthullen dat onze evolutie heeft aangedreven – inclusief de vermogens die we zijn kwijtgeraakt.”

meer informatie:
Ashley Weisman et al., 3D volumetrische spierreconstructie van het bekken en de ledematen van Australopithecus afarensis, met schattingen van de levator van de ledematen, Koninklijke Maatschappij voor Open Wetenschap (2023). DOI: 10.1098/rsos.230356. royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.230356

Tijdschrift informatie:
Koninklijke Maatschappij voor Open Wetenschap