Undersøgelse rekonstruerer Neandertal ribben, giver nye spor til gammel menneskelig anatomi

Et internationalt hold af videnskabsmænd har afsluttet den første 3-D virtuelle rekonstruktion af brystkassen på det mest komplette neandertalskelet, der er blevet udgravet til dato, potentielt kaster nyt lys over, hvordan dette gamle menneske bevægede sig og trak vejret.

Holdet, som omfattede forskere fra universiteter i Spanien, Israel, og USA, herunder University of Washington, fokuseret på brystkassen - det område af kroppen, der indeholder brystkassen og øvre rygsøjle, som danner et hulrum til at huse hjerte og lunger. Ved hjælp af CT -scanninger af fossiler fra cirka 60, 000-årigt mandligt skelet kendt som Kebara 2, forskere var i stand til at oprette en 3D-model af brystet-en, der adskiller sig fra det mangeårige billede af tøndebrystet, bukkede "huleboer". Konklusionerne peger på, hvad der kan have været et opretstående individ med større lungekapacitet og en rettere rygsøjle end nutidens moderne menneske.

Undersøgelsen er offentliggjort 30. oktober i Naturkommunikation .

"Brystkassens form er nøglen til at forstå, hvordan Neandertals bevægede sig i deres miljø, fordi det informerer os om deres vejrtrækning og balance, "sagde Asier Gomez-Olivencia, en Ikerbasque -stipendiat ved Baskerlands universitet og undersøgelsens hovedforfatter.

Og hvordan Neandertals flyttede ville have haft en direkte indvirkning på deres evne til at overleve på de ressourcer, de har til rådighed, sagde Patricia Kramer, professor i UW Institut for Antropologi og tilsvarende forfatter på papiret.

"Neandertaler er nært beslægtede med os med komplekse kulturelle tilpasninger meget som moderne mennesker, men deres fysiske form adskiller sig fra os på vigtige måder, "sagde hun." At forstå deres tilpasninger giver os mulighed for bedre at forstå vores egen evolutionære vej. "

Neandertaler er en type mennesker, der opstod omkring 400, For 000 år siden, lever mest fra det, der i dag er Vesteuropa til Centralasien. De var jæger-samlere, der, på nogle områder, boede i huler, og som forvitrede flere istiden, før de uddøde omkring 40, 000 år siden. Undersøgelser i de senere år har antydet, at Neandertals og tidlige Homo sapiens blandede sig, fordi beviser for Neandertal DNA er dukket op i mange populationer.

I løbet af de sidste 150 år har Neandertal -rester er fundet på mange steder i Europa, Asien og Mellemøsten. Dette team arbejdede med et skelet mærket Kebara 2, også kendt som "Moshe, "som blev fundet i Kebara Cave i det nordlige Israels Carmel bjergkæde i 1983. Selv om kraniet mangler, resterne af den unge voksne mand betragtes som et af de mest komplette Neandertal -skelet, der nogensinde er fundet. To forskellige former for datering af den omgivende jord, termoluminescens og elektron -spin -resonans, sætte alderen til et sted mellem 59, 000 og 64, 000 år.

Opdagelser og undersøgelser af andre Neandertal -rester i det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede gav teorier og billeder om en stereotyp, sammenkrøbet hulemand. Over tid, yderligere forskning klargjorde videnskabelig forståelse af mange Neandertal -træk, men en eller anden debat har hængt over thoraxens struktur, lungernes kapacitet og hvilke forhold Neandertals måske havde været i stand til at tilpasse sig, eller ikke.

I løbet af det sidste årti, virtuel rekonstruktion er blevet mere almindelig inden for biologisk antropologi, Forklarede Kramer. Fremgangsmåden er nyttig med fossiler som thorax, hvor skrøbelige knogler gør fysisk rekonstruktion vanskelig og risikabel.

For næsten to år siden, det samme forskerhold oprettede en virtuel rekonstruktion af Kebara 2 rygsøjlen, det første trin i opdateringen af ​​teorier om Neandertal biomekanik. Holdets papir, udgivet i bogen "Human Paleontology and Prehistory, "bekræftede sandsynligheden for oprejst kropsholdning, men pegede på en rettere rygsøjle end moderne mennesker.

For denne model af thorax, forskere brugte både direkte observationer af Kebara 2 -skelet, i øjeblikket indkvarteret på Tel Aviv University, og medicinske CT-scanninger af ryghvirvler, ribben og bækkenben, sammen med 3D-software designet til videnskabelig brug. "Dette var et omhyggeligt arbejde, " sagde Alon Barash, en lektor ved Bar Ilan University i Israel. "Vi måtte CT-scanne hver hvirvel og alle ribbenfragmenterne individuelt og derefter samle dem igen i 3D."

De brugte derefter en teknik kaldet morfometrisk analyse til at sammenligne billederne af Neandertal-knogler med medicinske scanninger af knogler fra nutidens voksne mænd. "I genopbygningsprocessen, det var nødvendigt næsten at 'klippe' og justere nogle af de dele, der viste deformation, og spejlbillede nogle af dem, der ikke var så velbevarede for at få et fuldstændigt thorax, " sagde Gomez-Olivencia.

Rekonstruktion af thorax, kombineret med holdets tidligere fund, viser ribben, der forbinder rygsøjlen i indadgående retning, tvinger brysthulen udad og lader rygsøjlen vippe lidt tilbage, med lidt af lændekurven, der er en del af den moderne menneskelige skeletstruktur. "Forskellene mellem et Neandertal og et moderne menneskeligt thorax er påfaldende, " sagde Markus Bastir, seniorforsker ved Laboratory of Virtual Anthropology på National Museum of Natural History i Spanien.

"Neandertal rygsøjlen er placeret mere inde i brystkassen, hvilket giver mere stabilitet, "sagde Gomez-Olivencia." Også, brystkassen er bredere i sin nedre del. "Denne form for ribbenburet antyder en større membran og dermed, større lungekapacitet.

"Den brede nedre thorax af neandertalere og den vandrette orientering af ribbenene tyder på, at neandertalere stolede mere på deres mellemgulv til at trække vejret, "sagde seniorforfatter Ella Been fra Ono Academic College." Moderne mennesker, på den anden side, stole både på membranen og på udvidelsen af ​​brystkassen for at trække vejret. Her ser vi, hvordan nye teknologier i undersøgelsen af ​​fossile rester giver nye oplysninger for at forstå uddøde arter. "

Hvad det betyder for, hvordan Kebara 2 levede, er moden til yderligere forskning, Sagde Kramer. Hvordan trak neandertalerne vejret, og til hvilke fysiske krav kunne de have haft brug for kraftfulde lunger? Hvad fortæller det os om, hvordan de flyttede, og det miljø, de levede i? Gjorde nogle af disse fysiske træk dem mere eller mindre tilpasningsdygtige til klimaændringer?

Rekonstruktion af thorax var en øvelse i at starte forfra, bevidst forsøger at undgå at blive påvirket af tidligere teorier om, hvordan Neandertals så ud eller levede, Sagde Kramer.

"Tænker igennem alle permutationer af de forskellige fragmenter, det var som et stiksav uden alle brikkerne. Hvad fortæller brikkerne os? "Sagde hun." Folk har fortalt dig, at det skulle være på en bestemt måde, men du vil sikre dig, at du ikke rekonstruerer for meget, eller rekonstruere det, som du synes, det skal være. Du forsøger at opretholde en neutral tilgang."

Andre forfattere af undersøgelsen var Daniel Garcia-Martinez fra National Museum of Natural History og Mikel Arlegi, fra Baskerlands universitet.