ملحوظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والاكتشافات العلمية والمزيد.
سي إن إن
–
عندما تم اكتشاف بقايا أسلاف الإنسان الأوائل في إثيوبيا عام 1974 ، قدم الاكتشاف لمحة غير مسبوقة عن نوع عاش قبل ملايين السنين قبل أن يمشي البشر على الأرض.
أحفورة نادرة تمثل 40٪ من الهيكل العظمي لإناث أسترالوبيثكس أفارينسيس سميت على اسم أغنية البيتلز “لوسي”. “لوسي في السماء مع اللألماس.”
الآن ، يستخدم الباحثون هذا الهيكل العظمي لمعرفة كيف تحرك هذا القريب البشري القديم منذ حوالي 3.2 مليون سنة. ونشرت نتائج الدراسة الثلاثاء في المجلة الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة.
كانت لوسي أقصر من الإنسان العادي ، حيث وصل ارتفاعها إلى حوالي 3.3 قدم (1 متر) ، ووجهها يشبه القرد ، ودماغها يقارب ثلث حجم دماغ الإنسان.
إدوين ريمسبيرج / علمي ألبوم الصور
تحتوي أحافير لوسي على 40٪ من هيكلها العظمي ، مما يجعلها واحدة من أكثر أحافير أسترالوبيثيسين اكتمالا تم اكتشافها حتى الآن.
يشير تحليل أحافير لوسي على مدار العشرين عامًا الماضية إلى أنها سارعت مع آخرين من جنسها في وضع مستقيم. لكن باحثًا مشاركًا في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، د. أرادت Ashleigh LA Wiseman المضي قدمًا وإعادة إنشاء أحد العناصر غير الأحفورية في لوسي: عضلاتها.
قال وايزمان ، وهو زميل مهني مبكر في Leverhulme Trust وزميل Isaac Newton Trust: “إن القدرة على المشي على قدمين هي سمة مميزة لما يجعلنا بشرًا ، ولكن فهم كيف ولماذا تطور هذا الأمر كان محل نقاش طويل”. في معهد ماكدونالد للبحوث الأثرية.
“مع التطورات الحديثة في النمذجة الحاسوبية ، يمكننا الآن التحقيق في هذه الأسئلة. بالتأكيد ، في السجل الأحفوري نرى عظامًا فقط. لكن العضلات تحرك الجسم – فهي تسمح لك بالمشي والجري والقفز والرقص. لذا إذا أردنا ذلك نفهم كيف تحرك أسلافنا ، نحتاج أولاً إلى فهم أن أنسجتهم الرخوة تحتاج إلى إعادة بناء.
دراسة حفريات أسترالوبيثكس أفارينسيس يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لتطور المشي على قدمين ، أو المشي في وضع مستقيم ، وعندما ظهرت في أسلاف الإنسان الأوائل. يمكن أيضًا استخدام إعادة بناء وايزمان لعضلات لوسي لتحديد كيفية تحرك لوسي بطرق أخرى.
طور وايزمان وزملاؤه طريقة تسمى نمذجة العضلات متعددة الأضلاع واستخدموها في وقت مبكر تجديد الأنسجة الرخوة المفقودة الأركوصورات هي زواحف منقرضة عاشت قبل 247 مليون سنة.
بعد ذلك ، لفهم شكل وحجم عضلات لوسي وكيف استخدمتها في الحركة ، استخدم وايزمان نفس الطريقة لأول مرة لتقييم ما إذا كانت تشبه التمايل المنحني لشمبانزي منتصبة أو موقف الإنسان.
استخدم وايزمان عمليات مسح لوسي للحفريات والبيانات المأخوذة من البشر لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لعضلات الساق والورك في أسترالوبيثكس أفارينسيس. بعد جمع البيانات من التصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة المقطعية للأنظمة العضلية والهيكلية للإنسان الحديث ، ابتكر الباحث رقميًا نموذجًا للعضلات الهيكلية.
بعد ذلك ، يستخدم عمليات مسح أحفورة لوسي لمعرفة كيف تمفصل أطرافها وتحركت في الحياة. استخدم وايزمان “خريطة عضلية” مأخوذة من بيانات بشرية حديثة لرسم خريطة للعضلات الـ 36 في كل ساق ، جنبًا إلى جنب مع “ندوب العضلات” ، أو آثار واضحة للالتصاق العضلي الذي يمكن العثور عليه في الحفريات.
آشلي وايزمان / جامعة كامبريدج
تتم مقارنة نمذجة عضلات لوسي ، المسمى “AL 288-1” ، جنبًا إلى جنب مع رسومات العضلات البشرية.
يختلف الهيكل العظمي لوسي عن البشر في أن لديها أرجل قصيرة وحوض يشبه الصفيحة (عند النظر إليه من الأعلى).
يقترح نموذج وايزمان أنه في حين أن فخذ الإنسان الحديث يحتوي على حوالي 50٪ من كتلة العضلات ، والباقي عبارة عن دهون وعظام ، فإن فخذ لوسي كان سيشكل حوالي 75٪ من العضلات. بشكل عام ، كانت عضلات ساق لوسي أكبر بكثير واحتلت مساحة أكبر من الإنسان الحديث.
قال وايزمان: “عاشت لوسي في السافانا الأفريقية منذ 3.2 مليون سنة. لا بد أنها سارت على تضاريس غير مستوية واستكشفت مزيجًا من بيئات الغابات والمراعي المفتوحة”.
“الكتلة العضلية الأكبر تعني عادةً المزيد من القوة العضلية ، وليس من المستغرب جدًا أن تُظهر إعادة بناء عضلات لوسي أن لديها كتلة عضلية أكبر من كتلة الإنسان ، مما مكنها من التنقل بحرية بين هذه البيئات المختلفة.”
يقف منتصبا
تساءل علماء الأنثروبولوجيا القديمة عن موقف لوسي لأن هيكلها العظمي يختلف عن هيكل الإنسان الحديث.
يتمتع البشر بوقفة ثابتة بأرجل مستقيمة تمامًا ، ولكن عندما يقف الشمبانزي في وضع مستقيم ، لا يمكنهم تقويم أرجلهم. يمشون بوضعية منحنية بسبب ثني الوركين والركبتين ، ولهذا السبب غالبًا ما يمشي الشمبانزي على أربع.
أظهر نموذج ثلاثي الأبعاد عملات لوسي الأجنبية عضلات الركبة الباسطة هذا يعني أنها تستطيع الوقوف منتصبة مثل البشر المعاصرين.
قال وايزمان: “لقد فوجئت جدًا عندما اكتشفت أن عضلات تمديد الركبة (العضلات التي تنتج الركبة المستقيمة وتحافظ عليها عند الوقوف) يمكن مقارنتها بالبشر”. “هذا يعني أن لوسي يمكنها الوقوف والمشي بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.”
عاش الأسترالوبيثيسينات مثل لوسي في بيئة تضم أراضي عشبية مفتوحة وغابات كثيفة ، وكان لها أجساد يمكن أن تزدهر على الأرض وفي الأشجار.
قال وايزمان: “لقد دخلت لوسي مثل أي مخلوق آخر اليوم”.
قال وايزمان: “إذا سارت لوسي على قدمين حصريًا كما نفعل نحن ، فيمكنها التحرك بنفس الطريقة التي نستطيع بها”.
“عالم طعام. مخلص لثقافة البوب. متحمس للكحول. ممارس سفر. متعطش للزومبي. محب محب للتواصل.”