Naukowiec z Cambridge University po raz pierwszy cyfrowo zrekonstruował brakującą tkankę miękką przodka człowieka – hominina – ujawniając zdolność do stania w pozycji stojącej tak jak dzisiaj.
Dr Ashleigh Wiseman wymodelował w 3D mięśnie nóg i miednicy hominina Australopithecus afarensis, korzystając ze skanów „Lucy”: słynnego okazu kopalnego odkrytego w Etiopii w połowie lat 70. XX wieku.
Australopithecus afarensis był wczesnym gatunkiem człowieka, który żył w Afryce Wschodniej ponad trzy miliony lat temu. Niższy od nas, z małpią twarzą i mniejszym mózgiem, ale zdolny do chodzenia na dwóch nogach, przystosował się zarówno do życia na drzewach, jak i na sawannie, pomagając gatunkowi przetrwać prawie milion lat.
Nazwana na cześć klasycznego utworu Beatlesów „Lucy in the Sky with Diamonds”, Lucy jest jednym z najbardziej kompletnych odkrytych przykładów australopiteków – odzyskano 40% jej szkieletu.
Wiseman był w stanie wykorzystać niedawno opublikowane dane open source dotyczące skamieliny Lucy, aby stworzyć cyfrowy model struktury mięśni dolnej części ciała hominina sprzed 3,2 miliona lat. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Royal Society Open Science.
Badacze odtworzyli 36 mięśni w każdej nodze, z których większość była znacznie większa u Lucy i zajmowała więcej miejsca w nogach w porównaniu do współczesnych ludzi.
Na przykład główne mięśnie łydek i ud Lucy były ponad dwukrotnie większe niż u współczesnych ludzi, ponieważ mamy znacznie wyższy stosunek tłuszczu do mięśni. Mięśnie stanowiły 74% całkowitej masy uda Lucy, w porównaniu z zaledwie 50% u ludzi.
Paleoantropolodzy zgadzają się, że Lucy była dwunożna, ale nie zgadzają się co do tego, jak chodziła. Niektórzy twierdzą, że poruszała się w kucającym kałuży, podobnie jak szympansy – nasz wspólny przodek – kiedy chodzą na dwóch nogach. Inni uważają, że jej ruch był bliższy naszemu dwunożności w pozycji pionowej.
Badania prowadzone w ciągu ostatnich 20 lat przyniosły konsensus co do chodzenia w pełnej erekcji, a praca Wisemana dodaje temu jeszcze więcej wagi. Mięśnie prostowników kolana Lucy i dźwignia, na jaką pozwoliłyby, potwierdzają zdolność do prostowania stawów kolanowych w takim stopniu, w jakim może to zrobić dziś zdrowa osoba.
„Zdolność Lucy do chodzenia w pozycji pionowej można poznać jedynie poprzez rekonstrukcję ścieżki i przestrzeni, jaką zajmuje mięsień w ciele” – powiedział Wiseman z McDonald Institute for Archaeological Research na Uniwersytecie Cambridge.
„Jesteśmy teraz jedynym zwierzęciem, które może stać prosto z wyprostowanymi kolanami. Mięśnie Lucy sugerują, że była równie biegła w dwunożności jak my, a jednocześnie prawdopodobnie czuła się jak w domu na drzewach. Lucy prawdopodobnie chodziła i poruszała się w sposób, w jaki my to robimy nie spotykamy obecnie u żadnego żywego gatunku” – powiedział Wiseman.
„Australopithecus afarensis wędrował po otwartych zalesionych łąkach, a także gęstszych lasach Afryki Wschodniej około 3 do 4 milionów lat temu. Te rekonstrukcje mięśni Lucy sugerują, że byłaby w stanie skutecznie wykorzystywać oba siedliska”.
Lucy była młodą osobą dorosłą, miała nieco ponad metr wzrostu i prawdopodobnie ważyła około 28 kg. Mózg Lucy byłby mniej więcej jedną trzecią wielkości naszego.
Aby odtworzyć mięśnie tego hominina, Wiseman zaczął od kilku żywych ludzi. Korzystając ze skanów MRI i CT struktur mięśniowych i kostnych współczesnej kobiety i mężczyzny, była w stanie zmapować „ścieżki mięśniowe” i zbudować cyfrowy model układu mięśniowo-szkieletowego.
Następnie Wiseman użył istniejących wirtualnych modeli szkieletu Lucy, aby „ponownie połączyć” stawy – to znaczy złożyć szkielet z powrotem. Ta praca zdefiniowała oś, od której każdy staw mógł się poruszać i obracać, odtwarzając sposób, w jaki poruszały się za życia.
Wreszcie, mięśnie zostały ułożone warstwami na wierzchu, w oparciu o ścieżki ze współczesnych ludzkich map mięśni, a także dostrzegalne niewielkie „blizny mięśniowe” (ślady połączeń mięśni wykrywalne na skamieniałych kościach). „Bez otwartego dostępu do nauki te badania nie byłyby możliwe” – powiedział Wiseman.
Te rekonstrukcje mogą teraz pomóc naukowcom zrozumieć, jak chodził ten ludzki przodek. „Rekonstrukcje mięśni były już wykorzystywane na przykład do pomiaru prędkości biegu T-Rex” – powiedział Wiseman. „Stosując podobne techniki na przodkach ludzi, chcemy ujawnić spektrum ruchu fizycznego, które napędzało naszą ewolucję – w tym te zdolności, które utraciliśmy”.