3D化石扫描研究了人类进化中两足运动的起源

泛穴居人尺骨近端骨骺的三维模型。1=肱肌在尺骨结节上的插入位置;2=肱三头肌在鹰嘴上的插入位置。来源:《美国灵长类动物杂志》(2024)。DOI:10.1002/ajp.23690

(神秘的地球)据巴塞罗那大学:人类谱系进化中最引人入胜的时期之一是能够两足行走的第一批祖先的出现。了解许多化石物种使用的运动方式——在地上直立行走或用手臂的力量从一个树枝爬到另一个树枝——一直是研究人类化过程中最经典的问题之一。

现在,发表在《美国灵长类动物学杂志》上的一篇论文为人类进化过程中两足运动是如何以及何时出现的提供了新的见解。

来自巴塞罗那大学医学与健康科学学院人体解剖学和胚胎学系以及考古研究所的Josep M.Potau教授领导了这项研究。来自金伯纳特大学学院的Neus Ciurana是这篇文章的第一作者,巴利亚多利德大学的团队也参与了这篇文章。

该研究调查了一些古人类化石物种是如何通过一种创新技术移动的,该技术分析和比较了人科灵长类动物(黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、猩猩和人类)运动行为的肌肉插入位点特征。

这些结论证实,南方古猿和偏猴的标本将两足运动与类似于当前倭黑猩猩(泛盘神猴)的树上运动相结合,倭黑猩猩是与人类系统发育关系最密切的物种,结合了地面和树上运动,偶尔也会出现两足行走事件。

这项研究的结果还表明,南方古猿sediba(一种仍然鲜为人知的物种)和Paranthropus boisei(一种古人类化石,就其移动方式引起了一定的科学争议)中存在树上运动。

利用3D技术研究分支灵长类动物的关键领域

该团队使用了一种新方法,该方法涉及对当今人类、现代灵长类动物和古人类化石的尺骨进行3D扫描。这项技术可以更精确地识别和比较尺骨近端骨骺中肱肌和肱三头肌的插入位置,尺骨近端骺是决定树上运动(肱伸)的解剖区域。

UB AEPPRI研究小组(Anatomia Evolutiva i Patològica dels Humans i altres Primats)成员Josep M.Potau指出:“肘部是由肱骨、尺骨和桡骨三块骨形成的关节,其屈伸和旋前旋后机制在灵长类动物广泛使用的不同类型的树上运动中起着关键作用。这是由于作用于关节的肌肉的功能重要性,特别是参与肘部屈曲的肱肌和参与肘部伸展的肱三头肌。”

研究人员说:“更频繁使用树上运动的灵长类动物,如猩猩或倭黑猩猩,会发育更多的肘屈肌,如肱肌。相比之下,更多的陆生灵长类动物如黑猩猩和大猩猩,有更发达的肘伸肌,如三头肌。”。

“这两块肌肉在尺骨有明确的插入区,其表面积可以测量,”教授继续说道,他承认“因此,更多的树栖灵长类动物的肱肌插入区的相对表面积更大,而更多的陆生标本的肱三头肌插入区的相对表面积也更大。”

人属化石物种

通过骨骼研究获得的结果支持了从当今人类和灵长类动物的解剖解剖中获得的肌肉比例。因此,有可能证实,由于不同类型的运动,人类和类人猿灵长类动物插入区域比例的现有差异也可能与插入这些区域的肌肉的发育程度有关。

Potau说,就南方古猿属和旁猿属的人而言,他们具有与习惯性双足运动和分支相关的解剖适应性,“我们发现,在这两个属的四个物种中分析的肱肌和肱三头肌插入区之间的比例与倭黑猩猩中观察到的比例相似,倭黑猩猩是非洲类人猿灵长类动物——倭黑猩猩、黑猩猩和大猩猩——最常使用树上运动。”

然而,人类所属的大多数人属物种“在解剖学上对树上运动没有适应性。这反映在这项研究中,我们在研究中观察到,人属的三种化石物种的代表——H.ergaster、H.neanderthalensis和古代H.sapiens——的肱肌和肱三头肌插入区的比例与当今人类相似。”

该论文为人类进化谱系的研究开辟了一个新的场景,以获取保留这些肌肉插入区的给定化石物种的典型运动类型的信息。“如果事先对当今物种的肌肉特征进行详尽的研究,这种方法也可以扩展到具有明确肌肉插入区的其他解剖区域,”Potau教授总结道。

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