3D kas rekonstrüksiyonu, 3.2 milyon yaşındaki ‘Lucy’nin modern insanlar gibi dik durabildiğini ortaya koyuyor

Mitolojik fosillerin yumuşak dokularının dijital modellemesi, Australopithecus afarensis’in ağaçta yaşamaya uygun güçlü bacak ve pelvis kaslarına, ancak tamamen dik yürümeye izin veren diz kaslarına sahip olduğunu göstermektedir.

Bir Cambridge Üniversitesi araştırmacısı, ilk insan atalarından birinin – veya homininlerin – kayıp yumuşak dokusunu ilk kez dijital olarak yeniden yapılandırdı ve bugün yaptığımız gibi dik durma yeteneğini ortaya çıkardı.

Ashley Weisman, insan bacaklarının bacak ve pelvik kaslarını 3 boyutlu olarak modelledi. Australopithecus afarensis “Lucy” anketini kullanarak: 1970’lerin ortalarında Etiyopya’da keşfedilen ünlü fosil örneği.

Australopithecus afarensis O erken bir insandı[{” 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.

‘Lucy’ olarak bilinen Australopithecus afarensis fosili AL 288-1’in alt ekstremite kaslarını yeniden oluşturmak için tarama verilerinin ve kas izinin görüntülenmesiyle yönlendirilen bir 3B çokgen model. Bu modelde kaslar renk kodluydu. Kredi bilgileri: Dr. Ashley Weisman

Paleoantropologlar, Lucy’nin iki ayak üzerinde yürüdüğü konusunda hemfikirler, ancak onun nasıl yürüdüğü konusunda aynı fikirde değiller. Bazıları, iki ayak üzerinde yürüdüklerinde ortak atamız olan şempanzelere benzer şekilde, çömelmiş bir kaburga kemiğinde hareket ettiğini öne sürmüştür. Diğerleri, hareketinin iki ayak üzerinde yürümeye benzediğini düşünüyor.

Son 20 yılda yapılan araştırmalar, tamamen dik yürüme konusunda bir fikir birliğinin ortaya çıktığını gördü ve Wiseman’ın çalışması buna daha fazla ağırlık katıyor. Lucy’nin diz ekstansör kasları ve izin verdikleri kaldıraç, diz eklemlerini bugün sağlıklı bir insanın yapabileceği kadar iyi düzeltebildiğini doğrular.

Cambridge Üniversitesi MacDonald Arkeolojik Araştırma Enstitüsü’nden Wiseman, “Lucy’nin dik yürüme yeteneği, yalnızca yörüngenin ve vücuttaki kasların kapladığı alanın yeniden yapılandırılmasıyla bilinebilir.” Dedi.

Her alt ekstremite için 36 kasın üretildiği AL 288-1’deki poligonal kas modelleme yaklaşımının tamamlanmış görünümleri (abdominal, dorsal, lateral ve medial). AL 288-1’in poligonal kası, MRI tarama verilerinden kesitler alınan bir insanın 3D kası ile karşılaştırılarak gösterilmiştir. Kredi bilgileri: Dr. Ashley Weisman

“Artık dizleri dik durabilen tek hayvan biziz. Lucy’nin kasları onun da bizim kadar iki ayak üzerinde yürümekte usta olduğunu gösteriyor, oysa muhtemelen ağaçların arasında kendini evinde gibi hissediyor.” Lucy büyük olasılıkla yürüdü ve içeri girdi. Wiseman, bugün hiçbir organizmada görmediğimiz bir yol, dedi.

“Australopithecus afarensis Yaklaşık 3 ila 4 milyon yıl önce, Doğu Afrika’nın daha yoğun ormanlarının yanı sıra açık ormanlık otlak alanlarında da dolaşmış olabilir. Lucy’nin kas rekonstrüksiyonları, her iki habitattan da etkili bir şekilde yararlanabildiğini gösteriyor.”

Lucy genç bir kadındı, boyu bir metreden biraz fazlaydı ve muhtemelen 28 kiloydu. Lucy’nin beyni bizimkinin yaklaşık üçte biri kadar olurdu.

Wiseman, homininlerin kaslarını yeniden yaratmak için yaşayan bazı insanlarla işe başladı. Modern kadın ve erkeklerin kas-iskelet yapılarının MRI ve CT taramalarını kullanarak, “kas yollarını” çizebildim ve dijital bir kas-iskelet modeli oluşturabildim.

Wiseman daha sonra eklemleri “yeniden şekillendirmek”, yani iskeleti tekrar bir araya getirmek için Lucy’nin iskeletinin mevcut sanal modellerini kullandı. Bu çalışma, her bir eklemin hareket edebildiği ve dönebildiği ekseni belirledi ve yaşam boyunca nasıl hareket ettiklerini kopyaladı.

Son olarak, en son insan kas haritalarından elde edilen yörüngelere ve ayrıca fark edilebilir küçük ‘kas yara izine’ (fosilleşmiş kemik üzerinde tespit edilebilen kas teması izleri) dayalı olarak kas katmanları üstte katmanlandı. Wiseman, “Açık erişim bilimi olmasaydı, bu araştırma mümkün olmazdı” dedi.

Bu rekonstrüksiyonlar artık bilim adamlarının bu insan atasının nasıl çalıştığını anlamalarına yardımcı olabilir. Wiseman, “Örneğin, bir T-Rex’in koşu hızlarını ölçmek için kas rekonstrüksiyonu zaten kullanıldı” dedi. “Benzer teknikleri insan atalarımıza uygulayarak, kaybettiğimiz yetenekler de dahil olmak üzere evrimimizi yönlendiren fiziksel hareket yelpazesini ortaya çıkarmak istiyoruz.”

Referans: “Kasın üç boyutlu hacimsel rekonstrüksiyonu Australopithecus afarensis Pelvis ve Uzuv, Uzuv Basıncı Tahminleriyle” Yazan Ashley La Wiseman, 14 Haziran 2023 Buradan Erişilebilir. Kraliyet Açık Bilim Topluluğu.
DOI: 10.1098/rsos.230356