Digitálne modelovanie mäkkého tkaniva mytologických fosílií naznačuje, že Australopithecus afarensis mal silné svaly nôh a panvy vhodné na pobyt na stromoch, ale svaly kolien, ktoré umožňovali úplne vzpriamenú chôdzu.

Výskumník z University of Cambridge prvýkrát digitálne zrekonštruoval stratené mäkké tkanivá raného ľudského predchodcu – alebo hominínu – a odhalil tak schopnosť stáť vzpriamene ako my dnes.

Dr Ashley Weisman 3D modeloval svaly nôh a panvy na ľudských nohách Australopithecus afarensis Pomocou prieskumu „Lucy“: slávny fosílny exemplár objavený v Etiópii v polovici 70. rokov 20. storočia.

Australopithecus afarensis Bol raným človekom[{“ attribute=““>species that lived in East Africa over three million years ago. Shorter than us, with an ape-like face and smaller brain, but able to walk on two legs, it adapted to both tree and savannah dwelling – helping the species survive for almost a million years.

Named for the Beatles classic ‘Lucy in the Sky with Diamonds’, Lucy is one of the most complete examples to be unearthed of any type of Australopithecus – with 40% of her skeleton recovered.

A digitization of the muscle attachment areas used to build the model of Lucy’s muscles, next to the completed 3D muscle model. Credit: Dr. Ashleigh Wiseman

Wiseman was able to use recently published open-source data on the Lucy fossil to create a digital model of the 3.2 million-year-old hominin’s lower body muscle structure. The study is published in the journal Royal Society Open Science.

The research recreated 36 muscles in each leg, most of which were much larger in Lucy and occupied greater space in the legs compared to modern humans.

For example, major muscles in Lucy’s calves and thighs were over twice the size of those in modern humans, as we have a much higher fat-to-muscle ratio. Muscles made up 74% of the total mass in Lucy’s thigh, compared to just 50% in humans.

3D polygonálny model, vedený zobrazením skenovaných údajov a svalových jaziev, na rekonštrukciu svalov dolných končatín Australopithecus afarensis fossil AL 288-1, známej ako „Lucy“. V tomto modeli boli svaly farebne odlíšené. Poďakovanie: Dr. Ashley Weisman

Paleoantropológovia súhlasia s tým, že Lucy chodila po dvoch nohách, ale nesúhlasia s tým, ako chodila. Niektorí tvrdili, že sa pohyboval v prikrčených rebrách, podobne ako šimpanzy – náš spoločný predok – keď kráčajú po dvoch nohách. Iní si myslia, že jeho pohyb bol podobný chôdzi na dvoch nohách.

Výskum za posledných 20 rokov zaznamenal konsenzus o plne vzpriamenej chôdzi a Wisemanova práca tomu pridáva ešte väčšiu váhu. Lucyine extenzorové svaly kolena a páka, ktorú umožňujú, potvrdzujú schopnosť narovnať kolenné kĺby tak dobre, ako to dnes dokáže zdravý človek.

„Lucyina schopnosť chodiť vzpriamene môže byť známa len z rekonštrukcie trajektórie a priestoru, ktorý zaberajú svaly v tele,“ povedal Wiseman z MacDonald Institute for Archaeological Research na University of Cambridge.

Dokončené pohľady (brušné, dorzálne, laterálne a mediálne) prístupu modelovania polygonálnych svalov v AL 288-1, kde bolo vytvorených 36 svalov pre každú dolnú končatinu. Polygonálny sval AL 288-1 je zobrazený v porovnaní s 3D svalom človeka, ktorý bol narezaný z údajov skenovania MRI. Poďakovanie: Dr. Ashley Weisman

„Teraz sme jediné zviera, ktoré dokáže stáť vzpriamene s rovnými kolenami. Lucyine svaly naznačujú, že bola taká zručná v chôdzi po dvoch nohách ako my, pričom je tiež pravdepodobne doma na stromoch. Lucy pravdepodobne chodila a pohybovala sa v spôsobom, ktorý nevidíme,“ povedal Wiseman.v každom dnešnom organizme.

„Australopithecus afarensis Možno sa pred 3 až 4 miliónmi rokov potuloval po otvorených zalesnených pastvinách, ako aj v hustejších lesoch východnej Afriky. Lucyine svalové rekonštrukcie naznačujú, že dokázala efektívne využiť oba biotopy.“

Lucy bola mladá žena, vysoká niečo vyše metra a pravdepodobne vážila okolo 28 kg. Lucyin mozog by bol asi o tretinu väčší ako náš.

Aby Wiseman znovu vytvoril svaly hominínov, začal s niekoľkými živými ľuďmi. Pomocou MRI a CT skenov pohybového aparátu moderných žien a mužov sa mi podarilo vykresliť „svalové dráhy“ a zostaviť digitálny muskuloskeletálny model.

3D polygonálny model, vedený zobrazením skenovaných údajov a svalových jaziev, na rekonštrukciu svalov dolných končatín Australopithecus afarensis fossil AL 288-1, známej ako „Lucy“. Poďakovanie: Dr. Ashley Weisman

Wiseman potom použil existujúce virtuálne modely kostry Lucy na „pretvarovanie“ kĺbov – to znamená na opätovné zostavenie kostry. Táto práca identifikovala os, z ktorej sa každý kĺb mohol pohybovať a otáčať, čím sa replikovalo, ako sa pohybovali v živote.

Nakoniec boli na vrch navrstvené vrstvy svalov na základe trajektórií z nedávnych máp ľudských svalov, ako aj rozoznateľných malých „svalových jaziev“ (stopy svalového kontaktu zistiteľné na fosílnej kosti). „Bez vedy o otvorenom prístupe by tento výskum nebol možný,“ povedal Weissman.

Tieto rekonštrukcie môžu teraz pomôcť vedcom pochopiť, ako tento ľudský predchodca fungoval. „Rekonštrukcia svalov sa už napríklad použila na meranie rýchlosti behu T-Rexa,“ povedal Wiseman. „Aplikovaním podobných techník na ľudských predkov chceme odhaliť spektrum fyzických pohybov, ktoré poháňali našu evolúciu – vrátane tých schopností, ktoré sme stratili.“

Odkaz: „Trojrozmerná objemová rekonštrukcia svalu.“ Australopithecus afarensis Panva a končatina, s odhadmi tlaku končatín” Ashley La Wiseman, 14. júna 2023 k dispozícii tu. Kráľovská spoločnosť pre otvorenú vedu.
DOI: 10.1098/rsos.230356