Reconstrução muscular em 3D mostra ‘Lucy’ de 3,2 milhões de anos andando ereta – Ars Technica

Um dos fósseis mais famosos da história da evolução humana é conhecido comoLucy“que pertence a uma espécie extinta chamada Australopithecus afarensis-um parente homo sapiens que foi um dos primeiros hominídeos a andar ereto. Mas os cientistas há muito debatem o quão bípede ele poderia andar. Agora, uma recriação digital em 3D da anatomia muscular de Lucy, combinada com simulações de computador, confirmou que ela era totalmente capaz de andar completamente ereta. As descobertas aparecem em um novo trabalho de pesquisa publicado na revista Royal Society Open Science.

“A capacidade de Lucy de andar ereta só pode ser conhecida a partir de uma reconstrução da trajetória e do espaço ocupado pelos músculos dentro do corpo”, disse. disse a autora Ashley Weisman, um arqueólogo da Universidade de Cambridge. “Agora somos o único animal que pode ficar de pé com os joelhos retos. Os músculos de Lucy indicam que ela era tão adepta de andar sobre duas pernas quanto nós, embora provavelmente também se sentisse em casa nas árvores.”

Os restos mortais de Lucy foram encontrados em 1974 na Etiópia em um local chamado Hadar. Vários paleoantropólogos – incluindo Donald Johanson, Mary Leakey e Eve Coppens – começaram a escanear o local em busca de sinais de fósseis relacionados à origem dos humanos. A primeira descoberta interessante ocorreu em novembro de 1971, quando Johansson encontrou um osso da tíbia superior fossilizado, próximo à extremidade inferior do fêmur. Agora conhecido como AL 129-1 e datado de mais de 3 milhões de anos, o ângulo da articulação do joelho indicava que este era um Hominídeos (agora conhecido como Australopithecus afarinsis) capaz de andar ereto.

Mas uma descoberta verdadeiramente significativa ocorreu em 24 de novembro de 1974, quando Johansson e seu companheiro de expedição Tom Gray decidiram examinar o fundo de uma pequena ravina. Johansson descobriu um fragmento de osso do braço, depois parte do crânio e depois parte do fêmur. Outras explorações nas semanas seguintes renderam muitos ossos, incluindo vértebras, parte da pelve, costelas e fragmentos de mandíbula, todos pertencentes aos mesmos hominídeos. Ao todo, havia várias centenas de pedaços de ossos fossilizados que compunham 40% do esqueleto feminino completo. Era “Lucy”, também conhecida como AL 288-1, batizada em homenagem à música dos Beatles de 1967 “Lucy in the Sky with Diamonds”, que era tocada alto e repetidamente em um gravador de acampamento.

Depois que todas as peças foram reunidas, os cientistas conseguiram reconstruir Lucy, revelando que ela tinha 1,1 metro (3 pés, 7 polegadas) de comprimento e pesava cerca de 29 quilos (64 libras). Seu cérebro era pequeno, como o de um chimpanzé, mas a pélvis e os ossos das pernas (incluindo o cérebro) hálux valgo) parecia quase idêntico aos humanos modernos, o que sugere que Australopithecus afarensis Ele era totalmente bípede, ou seja, ficava ereto e andava ereto.

Como Lucy morreu é o assunto de um acalorado debate acadêmico. Controverso papel de 2016 Foi sugerido que uma análise cuidadosa de seus ossos revelou como ela morreu – caindo de uma árvore muito alta – embora outros estudiosos (incluindo Johansson) pensassem que a evidência era tênue na melhor das hipóteses. Como relatamos na época, o antropólogo da Universidade do Texas-Austin, John Kappelman, e sua equipe realizaram varreduras completas de raios-X dos ossos de Lucy, permitindo-lhes criar renderizações 3D de alta resolução e impressões 3D de seu esqueleto.

Comparando a maneira como seus ossos se fragmentaram com os raios-X contemporâneos de pessoas caídas, eles concluíram que a fragmentação dos ossos de sua perna era “verde”, o que significa que ocorreu pouco antes de sua morte. Especificamente, a articulação da perna de Lucy experimentou uma compressão severa do tipo que você esperaria de alguém que caiu de uma grande altura, possivelmente de uma árvore local onde os ninhos podem estar a até 23 metros do chão. No entanto, os céticos apontaram que o processo de fossilização muitas vezes quebra os ossos da mesma forma que Lucy, e os animais fossilizados ao mesmo tempo que Lucy têm fraturas semelhantes.

Também tem havido muito debate sobre a frequência e competência de Lucy e seu colega Australopithecus afarensis Ele andou. Especificamente, Lucy tinha uma pélvis muito mais larga e pernas mais curtas do que um ser humano, o que alguns cientistas disseram que teria afetado sua marcha. Um consenso começou a surgir nos últimos anos em favor de uma marcha totalmente ereta, em vez de uma marcha agachada no estilo chimpanzé. Weismann decidiu usar simulações de computador e modelagem muscular na esperança de lançar mais luz sobre o assunto.

Foi parcialmente inspirado por o emprego Do paleobiólogo Oliver Demuth, pioneiro da biomecânica Modelos musculoesqueléticos 3D para arcossauros extintos. Espécies extintas muitas vezes deixam para trás ossos e esqueletos fossilizados e, embora muito possa ser aprendido com esses restos, é preciso encontrar uma maneira de recriar os músculos sobrejacentes para entender a biomecânica de como uma determinada espécie se moveu. Demuth primeiro usou a anatomia dos membros de espécies existentes para criar modelos musculoesqueléticos 3D de animais conhecidos e, em seguida, simulou movimentos como andar, correr, pular e ficar em pé. Então ele expandiu e adaptou esses modelos para animais extintos.

Wiseman seguiu um caminho semelhante para seu trabalho na reconfiguração muscular de Lucy. Primeiro, ela se baseou em ressonâncias magnéticas e tomografias computadorizadas de humanos adultos, homens e mulheres, para mapear as vias musculares e criar um modelo digital 3D do músculo esquelético. Em seguida, usei modelos virtuais de código aberto recentemente publicados do fóssil de Lucy para montar seu esqueleto novamente, mostrando como cada junta podia se mover e girar. Finalmente, ela coloca músculos por cima, desenhando em seu mapa de caminhos musculares humanos, apoiados por alguns traços reveladores de cicatrizes de onde os músculos estavam ligados aos ossos fossilizados de Lucy.

Um modelo poligonal 3D, guiado por dados de varredura de imagem e cicatriz muscular, reconstrução muscular de membros inferiores em Australopithecus afarensis Fóssil AL 288-1, apelidado de “Lucy”. Crédito: Ashley Weisman

O modelo resultante incluiu 36 músculos em cada perna. De acordo com Wiseman, Lucy tinha panturrilhas e coxas muito maiores do que os humanos modernos. O músculo principal tinha mais que o dobro do tamanho. 74 por cento da coxa de Lucy é composta de tecido muscular em comparação com 50 por cento em humanos. Wiseman concluiu que os músculos extensores do joelho de Lucy permitiriam pressão suficiente para endireitar as articulações do joelho como os humanos modernos, permitindo assim que Lucy andasse ereta, bem como realizasse uma série de outros movimentos semelhantes aos chimpanzés e bonobos.

Essas descobertas adicionam mais evidências ao consenso científico emergente, mas Wiseman alertou que isso não é uma prova definitiva de que Lucy pode andar com frequência e eficácia. “Lucy provavelmente andava e se movia de uma forma que não vemos em nenhum ser vivo hoje”, disse. Ela disse. “Australopithecus afarensis Ele pode ter vagado pelas áreas abertas de pastagens arborizadas, bem como pelas florestas mais densas da África Oriental, cerca de 3 a 4 milhões de anos atrás. As reconstruções musculares de Lucy indicam que ela foi capaz de explorar ambos os habitats de forma eficaz.”

DOI: Royal Society for Open Science, 2023. 10.1098/RSOS.230356 (sobre DOIs).