كيف سار قريب بشري يبلغ من العمر 3.2 مليون عام يدعى لوسي

ملحوظة المحرر: قم بالتسجيل في النشرة العلمية الخاصة بـ CNN’s Wonder Theory. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
–

عندما تم العثور على بقايا أسلاف الإنسان الأوائل في إثيوبيا في عام 1974 ، قدم الاكتشاف نظرة غير مسبوقة على الأنواع التي عاشت ملايين السنين قبل أن يمشي البشر على الأرض.

الأحفورة النادرة ، التي تمثل 40٪ من هيكل عظمي تنتمي إلى أنثى أسترالوبيثكس أفارينسيس ، كانت اسمها “لوسي” لأغنية البيتلز “لوسي في السماء مع اللألماس.”

الآن ، يستخدم الباحثون الهيكل العظمي لمعرفة كيف تحرك هذا القريب البشري القديم منذ 3.2 مليون سنة. ونشرت نتائج الدراسة يوم الثلاثاء في المجلة الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة.

كانت لوسي أقصر من الإنسان العادي ، حيث بلغ ارتفاعها حوالي 3.3 قدم (1 متر) ، ولها وجه يشبه القرد ودماغ يبلغ حوالي ثلث حجم دماغ الإنسان.

أشار تحليل أحفورة لوسي على مدار العشرين عامًا الماضية إلى أنها وسواها من جنسها ساروا بشكل مستقيم. لكن مؤلف الدراسة الرئيسي الدكتور أشلي لا وايزمان ، باحث مشارك في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة ، أراد أن يأخذ الأمور خطوة إلى الأمام ويعيد إنشاء مكون من لوسي لم يتحفور: عضلاتها.

قال وايزمان ، وهو زميل Leverhulme Trust في المهنة المبكرة وزميل Isaac Newton Trust: “إن الجانب المحدد لما يجعلنا بشرًا هو القدرة على المشي على قدمين ، ولكن فهم كيف ولماذا تطور هذا الأمر قد نوقش لفترة طويلة”. في معهد ماكدونالد للبحوث الأثرية.

“مع التطورات الحديثة في النمذجة الحاسوبية ، أصبح من الممكن الآن التحقيق في هذه الأسئلة. بالطبع ، في السجل الأحفوري تركنا ننظر إلى العظام المجردة. لكن العضلات تحرك الجسم – فهي تسمح لك بالمشي والجري والقفز وحتى الرقص. لذا ، إذا أردنا أن نفهم كيف تحرك أسلافنا ، فنحن بحاجة أولاً إلى إعادة بناء أنسجتهم الرخوة “.

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.

طورت وايزمان وزملاؤها طريقة تسمى نمذجة العضلات متعددة الأضلاع واستخدموها في البداية إعادة بناء الأنسجة الرخوة المفقودة من الزواحف المنقرضة تسمى الأركوصورات التي عاشت قبل 247 مليون سنة.

بعد ذلك ، طبق وايزمان نفس الطريقة على لوسي لأول مرة لفهم شكل وحجم عضلاتها وكيف استخدمتها في الحركة ، وتقييم ما إذا كان ذلك مثل التمايل المنحنى لشمبانزي قائم أو موقف الإنسان.

استخدم وايزمان عمليات مسح من أحافير لوسي وبيانات من البشر لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد لعضلات الساق والحوض في أسترالوبيثكس أفارينسيس. بعد جمع البيانات من التصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة المقطعية لهياكل العضلات والعظام في الإنسان الحديث ، ابتكر الباحث رقميًا نموذجًا للعضلات الهيكلية.

بعد ذلك ، استخدمت عمليات مسح أحفورة لوسي لتحديد كيفية تحريك مفاصلها في الحياة. وضع وايزمان طبقات في 36 عضلة في كل ساق باستخدام “خريطة العضلات” من البيانات البشرية الحديثة ، جنبًا إلى جنب مع “تندب العضلات” ، أو الآثار الواضحة لاتصال العضلات التي يمكن اكتشافها في الحفريات.

يختلف الهيكل العظمي لوسي عن البشر لأن ساقيها أقصر وحوض يشبه الصفيحة (عند النظر إليه من أعلى إلى أسفل).

أظهر نموذج وايزمان أنه في حين أن فخذ الإنسان الحديث يحتوي على حوالي 50٪ من كتلة العضلات ، والباقي يُنسب إلى الدهون والعظام ، فإن فخذ لوسي كان يحتوي على ما يقرب من 75٪ من العضلات. بشكل عام ، كانت عضلات ساق لوسي أكبر بكثير واحتلت مساحة أكبر من تلك الموجودة في الإنسان الحديث.

عاشت لوسي قبل 3.2 مليون سنة في السافانا الأفريقية. كان عليها أن تمشي فوق أرض غير مستوية وتستكشف مزيجًا من بيئات الغابات والأراضي العشبية المفتوحة “، قال وايزمان.

“الكتلة العضلية الأكبر تعني عادةً قوة عضلية أكبر ، وليس من المستغرب جدًا أن نجد أن إعادة بناء عضلات لوسي تُظهر أن لديها كتلة عضلية أكبر من كتلة الإنسان ، مما يمكنها من التنقل بحرية بين هذه البيئات المختلفة.”

واقفا منتصبا

تساءل علماء الأنثروبولوجيا القديمة عن موقف لوسي لأن هيكلها العظمي يختلف عن البشر المعاصرين.

يتمتع البشر بوقفة ثابتة بأرجل مستقيمة تمامًا ، ولكن عندما يقف الشمبانزي في وضع مستقيم ، لا يمكنهم تقويم أرجلهم. يمشون في وضعية جاثمة بسبب ثني الوركين والركبتين ، وهذا هو السبب في أن الشمبانزي يمشي إلى حد كبير على أربع.

أظهر النموذج ثلاثي الأبعاد أن نفوذ لوسي عضلات الركبة الباسطة يعني أنها يمكن أن تقف منتصبة مثل البشر المعاصرين.

قال وايزمان: “لقد فوجئت جدًا عندما وجدت أن عضلات تمديد الركبة (تلك العضلات التي تنتج الركبة المستقيمة وتحافظ عليها عندما تقف في وضع مستقيم) يمكن مقارنتها بالإنسان”. “هذا يعني أن لوسي يمكنها الوقوف والمشي على الأرجح بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.”

عاش الأسترالوبيث مثل لوسي في بيئة تضم كل من الأراضي العشبية المفتوحة والغابات الكثيفة ، وكان لها أجساد تكيفت لتزدهر على الأرض وفي الأشجار.

قال وايزمان: “من المحتمل أن لوسي سارت وتحركت بطريقة لا نراها في أي كائن حي اليوم”.

قال وايزمان: “إذا كانت لوسي ذات قدمين مثلنا تمامًا ومشيت على قدمين حصريًا ، فيجب أن تكون قادرة على التحرك بطرق مماثلة قدر الإمكان”.