古人类学家重建3万年前露西缺失的软组织

软组织很少保存在化石记录中，而科学家大多只剩下骨骼材料。然而，肌肉使身体充满活力。它们允许动物移动、行走和奔跑。为了了解灭绝的物种是如何移动的，科学家们首先需要在了解体内体积和成分的情况下重建骨骼缺失的软组织。在这项新研究中，剑桥大学的Ashleigh Wiseman博士使用3年代在埃塞俄比亚哈达尔地区发现的著名化石标本“露西”的MRI和CT扫描对非洲南方古猿的腿部和骨盆肌肉进行了1970D建模。

非洲南方古猿是3多万年前生活在东非的早期人类物种。

它比我们矮，有一张像猿猴的脸和更小的大脑，但能够用两条腿走路，它适应了树木和稀树草原的栖息——帮助该物种生存了近一百万年。

露西以披头士乐队的经典作品《天空中的露西与钻石》命名，是所有南方古猿物种中出土的最完整的例子之一——她的骨骼有 40% 被找回。

怀斯曼博士能够使用最近发表的关于露西化石的开源数据来创建3万年前古人类下半身肌肉结构的数字模型。

她重建了每条腿的36块肌肉，其中大部分在露西身上要大得多，与现代人相比，腿部占据了更大的空间。

例如，露西小腿和大腿的主要肌肉是现代人的两倍多，因为我们的脂肪与肌肉的比例要高得多。肌肉占露西大腿总质量的74%，而人类只有50%。

古人类学家同意露西是两足动物，但不同意她如何行走。有人认为她蹲伏着蹒跚地移动，类似于黑猩猩用两条腿走路。其他人认为她的动作更接近我们自己的直立双足动物。

在过去的20年研究中，人们开始就完全直立行走达成共识，这项新工作对此增加了进一步的分量。

露西的膝盖伸肌，以及它们所允许的杠杆作用，证实了今天健康人能够伸直膝关节的能力。

“露西直立行走的能力只能通过重建肌肉在体内占据的路径和空间来了解，”怀斯曼博士说。

“我们现在是唯一能直立膝盖的动物。”

“露西的肌肉表明她和我们一样精通双足行走，同时也可能在树上。

“露西的行走和移动方式可能是我们今天在任何生物物种中都看不到的。

“大约3万到4万年前，非洲南方古猿会在东非开阔的树木繁茂的草原以及更茂密的森林中漫游。露西肌肉的这些重建表明，她将能够有效地利用这两个栖息地。

露西是一个年轻的成年人，身高刚刚超过1米，体重可能在28公斤左右。露西的大脑大约是我们大脑的三分之一。

为了重建这种古人类的肌肉，怀斯曼博士从一些活人开始。

使用现代女性和男性肌肉和骨骼结构的MRI和CT扫描，她能够绘制肌肉路径并建立数字肌肉骨骼模型。

然后，她使用露西骨骼的现有虚拟模型来重新连接关节 - 也就是说，将骨骼重新组合在一起。

这项工作定义了每个关节能够移动和旋转的轴，复制了它们在生活中的移动方式。

最后，根据现代人类肌肉图谱的通路，以及可辨别的肌肉疤痕，将肌肉分层在顶部。在化石骨骼上可检测到的肌肉连接的痕迹。

“例如，肌肉重建已经被用来衡量霸王龙的跑步速度，”怀斯曼博士说。

“通过将类似的技术应用于祖先人类，我们希望揭示推动我们进化的身体运动范围 - 包括我们已经失去的能力。

该研究发表在《皇家学会开放科学》杂志上。