مقطع عرضي لنهج نمذجة العضلات متعددة الأضلاع ، يسترشد ببيانات تندب العضلات وبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي. الائتمان: الدكتور أشلي وايزمان
تشير النمذجة الرقمية للأنسجة الرخوة للأحافير الأسطورية إلى أن أسترالوبيثكس أفارينسيس كان يمتلك عضلات قوية في الساق والحوض مناسبة لسكن الأشجار ، لكن عضلات الركبة سمحت بالمشي منتصبًا بشكل كامل.
قام باحث في جامعة كامبريدج بإعادة بناء الأنسجة الرخوة المفقودة من أحد أسلاف الإنسان الأوائل رقميًا – أو أشباه البشر – للمرة الأولى ، كاشفاً عن القدرة على الوقوف منتصباً كما نفعل اليوم.
“عضلات لوسي تشير إلى أنها كانت بارعة في المشي على قدمين مثلنا.” – د. اشلي وايزمان
قام الدكتور آشلي وايزمان بنمذجة ثلاثية الأبعاد لعضلات الساق والحوض من أشلي البشر أسترالوبيثكس أفارينسيس باستخدام مسح “لوسي”: العينة الأحفورية الشهيرة المكتشفة في إثيوبيا في منتصف السبعينيات.
أسترالوبيثكس أفارينسيس كان إنسانًا مبكرًا[{” attribute=””>species that lived in East Africa over three million years ago. Shorter than us, with an ape-like face and smaller brain, but able to walk on two legs, it adapted to both tree and savannah dwelling – helping the species survive for almost a million years.
Named for the Beatles classic ‘Lucy in the Sky with Diamonds’, Lucy is one of the most complete examples to be unearthed of any type of Australopithecus – with 40% of her skeleton recovered.
A digitization of the muscle attachment areas used to build the model of Lucy’s muscles, next to the completed 3D muscle model. Credit: Dr. Ashleigh Wiseman
Wiseman was able to use recently published open-source data on the Lucy fossil to create a digital model of the 3.2 million-year-old hominin’s lower body muscle structure. The study is published in the journal Royal Society Open Science.
The research recreated 36 muscles in each leg, most of which were much larger in Lucy and occupied greater space in the legs compared to modern humans.
For example, major muscles in Lucy’s calves and thighs were over twice the size of those in modern humans, as we have a much higher fat-to-muscle ratio. Muscles made up 74% of the total mass in Lucy’s thigh, compared to just 50% in humans.
https://www.youtube.com/watch؟v=WUjynpAb7gY
نموذج متعدد الأضلاع ثلاثي الأبعاد ، يسترشد بتصوير بيانات المسح وتندب العضلات ، لإعادة بناء عضلات الأطراف السفلية لحفورة أسترالوبيثكس أفارينسيس AL 288-1 ، المعروفة باسم “لوسي”. في هذا النموذج ، تم ترميز العضلات بالألوان. الائتمان: الدكتور أشلي وايزمان
يتفق علماء الأنثروبولوجيا القديمة على أن لوسي كانت تسير على قدمين ، لكنهم يختلفون حول كيفية مشيها. جادل البعض بأنها تحركت في ضلع رابض ، على غرار الشمبانزي – سلفنا المشترك – عندما يمشون على قدمين. يعتقد البعض الآخر أن حركتها كانت أقرب إلى المشي على قدمين.
شهدت الأبحاث التي أجريت في العشرين عامًا الماضية ظهور إجماع حول المشي المنتصب بالكامل ، ويضيف عمل وايزمان مزيدًا من الثقل إلى هذا. تؤكد عضلات لوسي الباسطة للركبة ، والنفوذ الذي تسمح به ، القدرة على تقويم مفاصل الركبة بقدر ما يستطيع الشخص السليم اليوم.
قال وايزمان ، من معهد ماكدونالد للأبحاث الأثرية بجامعة كامبريدج: “لا يمكن معرفة قدرة لوسي على المشي باستقامة إلا من خلال إعادة بناء المسار والمساحة التي تشغلها العضلات داخل الجسم”.
المشاهدات المكتملة (البطنية والظهرية والجانبية والوسطى) لنهج نمذجة العضلات متعددة الأضلاع في AL 288-1 ، حيث تم إنشاء 36 عضلة لكل طرف سفلي. يتم عرض العضلات متعددة الأضلاع لـ AL 288-1 مقارنةً بالعضلات ثلاثية الأبعاد للإنسان والتي تم تقسيمها من بيانات مسح التصوير بالرنين المغناطيسي. الائتمان: الدكتور أشلي وايزمان
“نحن الآن الحيوان الوحيد الذي يمكنه الوقوف بشكل مستقيم وركبتيه مستقيمة. تشير عضلات لوسي إلى أنها كانت بارعة في المشي على قدمين مثلنا ، بينما من المحتمل أيضًا أن تكون في المنزل في الأشجار. قال وايزمان: “من المحتمل أن لوسي سارت وتحركت بطريقة لا نراها في أي كائن حي اليوم”.
“أسترالوبيثكس أفارينسيس قد تجولت في مناطق المراعي الحرجية المفتوحة وكذلك الغابات الأكثر كثافة في شرق إفريقيا منذ حوالي 3 إلى 4 ملايين سنة. تشير عمليات إعادة بناء عضلات لوسي إلى أنها كانت قادرة على استغلال كلا الموائل بفعالية “.
كانت لوسي شابة يبلغ طولها أكثر من متر بقليل وربما تزن حوالي 28 كجم. كان دماغ لوسي سيبلغ ثلث حجم دماغنا تقريبًا.
لإعادة تكوين عضلات أشباه البشر ، بدأ وايزمان ببعض البشر الأحياء. باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي والأشعة المقطعية لهياكل العضلات والعظام للمرأة والرجل العصريين ، تمكنت من رسم “مسارات العضلات” وبناء نموذج عضلي هيكلي رقمي.
https://www.youtube.com/watch؟v=i51WMVgYQQE
نموذج متعدد الأضلاع ثلاثي الأبعاد ، يسترشد بتصوير بيانات المسح وتندب العضلات ، لإعادة بناء عضلات الأطراف السفلية لحفورة أسترالوبيثكس أفارينسيس AL 288-1 ، المعروفة باسم “لوسي”. الائتمان: الدكتور أشلي وايزمان
استخدم وايزمان بعد ذلك النماذج الافتراضية الحالية للهيكل العظمي لوسي “لإعادة تشكيل” المفاصل – أي إعادة الهيكل العظمي معًا مرة أخرى. حدد هذا العمل المحور الذي كان كل مفصل قادرًا على التحرك والتدوير منه ، مما أدى إلى تكرار كيفية تحركها خلال الحياة.
أخيرًا ، تم وضع طبقات من العضلات على القمة ، استنادًا إلى مسارات من خرائط العضلات البشرية الحديثة ، بالإضافة إلى ما يمكن تمييزه “تندب العضلات” الصغير (آثار اتصال العضلات التي يمكن اكتشافها على العظام المتحجرة). قال وايزمان: “بدون علم الوصول المفتوح ، لم يكن هذا البحث ممكنًا”.
يمكن أن تساعد عمليات إعادة البناء هذه العلماء الآن على فهم كيفية سير هذا السلف البشري. قال وايزمان: “لقد تم بالفعل استخدام إعادة بناء العضلات لقياس سرعات تشغيل T-Rex ، على سبيل المثال”. “من خلال تطبيق تقنيات مماثلة على أسلاف البشر ، نريد الكشف عن طيف الحركة الجسدية التي دفعت تطورنا – بما في ذلك تلك القدرات التي فقدناها.”
المرجع: “إعادة بناء العضلات الحجمي ثلاثي الأبعاد لل أسترالوبيثكس أفارينسيس الحوض والطرف ، مع تقديرات ضغط الأطراف “بقلم آشلي لا وايزمان ، 14 يونيو 2023 ، الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة.
DOI: 10.1098 / rsos.230356
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
