С момента открытия окаменелости, названной Люси 42 года назад в этом месяце, палеонтологи спорят о том, проводил ли 3-миллионный предок человека все свое время, гуляя по земле, или вместо этого сочетал ходьбу с частым лазаньем по деревьям. Теперь анализ специальных компьютерных томографов, проведенный учеными из Университета Джона Хопкинса и Техасского университета в Остине, позволяет предположить, что самка гоминина провела достаточно времени на деревьях, и свидетельства такого поведения сохранились во внутренней структуре ее костей. Описание исследования появится 30 ноября в журнале PLOS ONE.
Анализ частичного окаменелого скелета, говорят исследователи, показывает, что верхние конечности Люси были крепко сложены, как у чемпионов по лазанию по деревьям шимпанзе, что подтверждает идею о том, что она проводила время, карабкаясь, и использовала руки, чтобы подтягиваться. Кроме того, говорят они, тот факт, что ее ступня была лучше приспособлена для двуногого передвижения (прямоходной ходьбы), чем для хватания, может означать, что при лазании дополнительный упор делался на способность Люси подтягиваться руками, что привело к более крепким костям верхних конечностей.
Точно, сколько времени Люси провела на деревьях, трудно определить, говорит исследовательская группа, но другое недавнее исследование предполагает, что Люси умерла, упав с высокого дерева. Это новое исследование дополняет доказательства того, что она могла гнездиться на деревьях ночью, чтобы избежать хищников, говорят авторы. Восьмичасовой сон означал бы, что она провела треть своего времени на деревьях, а если бы она также иногда кормилась там, общий процент времени, проведенного над землей, был бы еще больше.
Люси, хранящаяся в Национальном музее Эфиопии, представляет собой образец австралийского афарского австралопитека возрастом 3,18 миллиона лет, или южной обезьяны Афар, и является одним из старейших и наиболее полных ископаемых скелетов, когда-либо найденных среди взрослых особей. прямоходящий предок человека. Она была обнаружена в районе Афар в Эфиопии в 1974 году антропологом Аризонского государственного университета Дональдом Джохансоном и аспирантом Томом Греем. Новое исследование проанализировало компьютерную томографию ее костей, чтобы понять, как она использовала свое тело в течение жизни. Предыдущие исследования показывают, что она весила менее 65 фунтов и была ниже 4 футов ростом.
«Мы смогли провести это исследование благодаря относительной полноте скелета Люси», - говорит Кристофер Рафф, доктор философии, профессор функциональной анатомии и эволюции в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса. «Для нашего анализа требовались хорошо сохранившиеся кости верхних и нижних конечностей одного и того же человека, что очень редко встречается в летописи окаменелостей."
Исследовательская группа впервые взглянула на костную структуру Люси во время ее тура по музеям США в 2008 году, когда окаменелость была ненадолго доставлена в Центр рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения Техасского университета в школе Остина Джексона. наук о Земле. В течение 11 дней Джон Каппельман, доктор философии, профессор антропологии и геологических наук, и профессор геологических наук Ричард Кетчем, доктор философии, оба из Техасского университета в Остине, тщательно сканировали все ее кости, чтобы создать цифровой архив. из более чем 35 000 срезов КТ. Компьютерная томография высокого разрешения была необходима, потому что Люси настолько сильно минерализована, что обычная компьютерная томография недостаточно мощна, чтобы отобразить внутреннюю структуру ее костей.
«Мы все любим Люси, - говорит Кетчем, - но нам пришлось столкнуться с тем фактом, что она - камень. Время для стандартной медицинской компьютерной томографии было 3,18 миллиона лет назад. Этот проект требовал сканера, более подходящего для ее текущее состояние."
В новом исследовании используются срезы компьютерной томографии, сделанные в 2008 году, для количественной оценки внутренней структуры правой и левой плечевых костей Люси (верхняя часть руки) и левой бедренной кости (бедренная кость).
«Наше исследование основано на теории машиностроения о том, как объекты могут облегчать или сопротивляться изгибу, - говорит Рафф, - но наши результаты интуитивно понятны, потому что они зависят от того, что мы воспринимаем в отношении объектов, включая части тела. - в быту. Если, например, трубка или трубочка для питья имеют тонкую стенку, она легко гнется, тогда как толстая стенка препятствует сгибанию. Кости устроены аналогично."
«Это хорошо установленный факт, что скелет реагирует на нагрузки в течение жизни, добавляя кость, чтобы противостоять высоким нагрузкам, и уменьшая кость, когда силы уменьшаются», - объясняет Каппельман. «Теннисисты - хороший пример: исследования показали, что кортикальная кость в стержне руки с ракеткой сформирована сильнее, чем в руке без ракетки."
Основной вопрос в дебатах о том, как Люси лазила по деревьям, заключался в том, как интерпретировать особенности скелета, которые могли быть просто «остатками» от более примитивного предка, например, с относительно длинными руками. Преимущество нового исследования, по словам Раффа, заключается в том, что оно сосредоточено на характеристиках, отражающих реальное поведение в течение жизни.
Снимки Люси сравнивали с компьютерной томографией большой выборки современных людей, которые большую часть времени ходят по земле на двух ногах, и с шимпанзе, видом, проводящим большую часть времени на деревьях. а на земле обычно ходит на всех четырех конечностях.
"Наши результаты показывают, что верхние конечности шимпанзе относительно более массивны, потому что они используют свои руки для лазания, с противоположной ситуацией у людей, которые тратят больше времени на ходьбу и имеют более массивные нижние конечности", - говорит Ерш. «Результаты для Люси убедительны и интуитивно понятны."
Другие сравнения, проведенные в исследовании, показывают, что даже когда Люси шла прямо, она, возможно, делала это менее эффективно, чем современные люди, что ограничивало ее способность ходить на большие расстояния по земле, говорит Рафф. Кроме того, все кости ее конечностей оказались очень прочными по сравнению с размером ее тела, что указывает на то, что у нее были исключительно сильные мышцы, больше похожие на мышцы современных шимпанзе, чем на современных людей. Исследователи говорят, что уменьшение мышечной силы на более позднем этапе эволюции человека может быть связано с более совершенными технологиями, которые уменьшили потребность в физических нагрузках и увеличили метаболические потребности большого мозга.
«С нашей точки зрения может показаться уникальным, что ранние гоминиды, такие как Люси, сочетали ходьбу по земле на двух ногах со значительным количеством лазания по деревьям, - говорит Каппельман, - но Люси не знала, что она «уникальна». - она двигалась по земле и лазила по деревьям, гнездилась и кормилась там, пока ее жизнь, вероятно, не оборвалась в результате падения - вероятно, с дерева."
Аспирант М. Лоринг Берджесс из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса также был автором статьи.
Исследование финансировалось Фондом лаборатории палеоантропологии, Техасским университетом в Остинском колледже гуманитарных наук и Хьюстонским музеем естественных наук. Центр рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения Техасского университета был поддержан грантами Национального научного фонда США EAR-0646848, EAR-0948842 и EAR-1258878. Сравнительные данные были собраны при поддержке грантов Национального научного фонда США BCS-0642297 и BCS-1316104.