尼安德特人的胸部重建為古代人體解剖學(xué)提供了新線索

一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)完成了迄今為止出土的最完整的尼安德特人骨骼胸腔的首次3D虛擬重建，這可能揭示了這個(gè)古代人類(lèi)是如何活動(dòng)和呼吸的。

該團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自西班牙、以色列和美國(guó)大學(xué)的研究人員，其中包括來(lái)自華盛頓大學(xué)的研究人員，研究重點(diǎn)是胸部——包含胸腔和上脊柱的身體區(qū)域，形成心臟和肺。利用具有大約6萬(wàn)年歷史的男性骨骼化石(被稱(chēng)為Kebara 2)的CT掃描，研究人員能夠創(chuàng)建胸部的3D模型——這不同于胸部和駝背“穴居人”的長(zhǎng)期圖像。結(jié)論：與今天的現(xiàn)代人相比，他可能是一個(gè)肺活量更大、脊柱更直的直立人。

這項(xiàng)研究發(fā)表在10月30日的《自然通訊》上。巴斯克大學(xué)的研究員、該研究的第一作者阿西爾戈麥斯-奧利維西亞說(shuō)：“胸部的形狀是了解尼安德特人在環(huán)境中如何運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，因?yàn)樗嬖V我們他們的呼吸和平衡。

加州大學(xué)人類(lèi)學(xué)系教授、本文通訊作者帕特里夏克萊默(Patricia Kramer)表示，尼安德特人的行為將如何直接影響他們?cè)诂F(xiàn)有資源上的生存能力。她說(shuō)：“尼安德特人與我們有著復(fù)雜的文化適應(yīng)性，這與現(xiàn)代人類(lèi)的文化適應(yīng)性密切相關(guān)，但他們的體型與我們有很大的不同?！傲私馑鼈兊倪m應(yīng)性能讓我們更好地理解自己的進(jìn)化之路?！?

尼安德特人是大約40萬(wàn)年前出現(xiàn)的一種人類(lèi)，主要生活在今天的西歐和中亞。他們是狩獵采集者。它們生活在一些地區(qū)的洞穴里，在大約40，000年前滅絕之前經(jīng)歷了幾個(gè)冰川期。最近的研究表明，尼安德特人和早期智人是混血兒，因?yàn)槟岚驳绿厝薉NA的證據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)在很多人身上。

在過(guò)去的150年里，歐洲、亞洲和中東的許多地方都發(fā)現(xiàn)了尼安德特人的遺骸。研究小組使用了一具名為凱巴拉2號(hào)(Kebara 2)的骨骼，也被稱(chēng)為“摩西”(Moshe)，這是1983年在以色列北部卡梅爾山脈的凱巴拉洞穴中發(fā)現(xiàn)的。雖然頭骨不見(jiàn)了，但年輕成年男子的遺骸被認(rèn)為是其中之一。最完整的尼安德特人骨架。對(duì)周?chē)寥赖膬煞N不同形式的定年，熱釋光和電子自旋共振，使年齡在59，000到64，000年之間。

在19世紀(jì)和20世紀(jì)初，對(duì)其他尼安德特人遺骸的發(fā)現(xiàn)和研究產(chǎn)生了一種僵化的、彎曲的尼安德特人理論和形象。隨著時(shí)間的推移，進(jìn)一步的研究澄清了對(duì)尼安德特人許多特征的科學(xué)認(rèn)識(shí)，但一些爭(zhēng)論仍然懸而未決，涉及胸部的結(jié)構(gòu)、肺的容量以及尼安德特人可能適應(yīng)或可能不適應(yīng)的條件。克萊默解釋說(shuō)，在過(guò)去的十年里，虛擬重建在生物人類(lèi)學(xué)中越來(lái)越普遍。這種方法對(duì)于胸部等化石非常有用，因?yàn)榇嗳醯墓趋罆?huì)使身體重建變得困難和危險(xiǎn)。

大約兩年前，同一研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了Kebara 2脊柱的虛擬重建，這是更新尼安德特人生物力學(xué)理論的第一步。這篇論文發(fā)表在《人類(lèi)古生物與史前史》一書(shū)中，書(shū)中重申了直立姿勢(shì)的可能性，但指出脊椎比現(xiàn)代人更直。對(duì)于這個(gè)胸腔模型，研究人員使用了目前放在特拉維夫大學(xué)的Kebara 2骨骼的直接觀察、椎骨、肋骨和骨盆骨的醫(yī)學(xué)ct掃描，以及為科學(xué)用途設(shè)計(jì)的3D軟件?！斑@是一項(xiàng)細(xì)致的工作，”以色列巴爾伊蘭大學(xué)講師阿龍巴拉什說(shuō)?！拔覀儽仨氂肅T掃描每一塊椎骨和所有肋骨，然后把它們重新組裝成3D。”

然后，他們使用了一種叫做形態(tài)計(jì)量分析的技術(shù)，將尼安德特人骨骼的圖像與今天成年男性骨骼的醫(yī)學(xué)掃描進(jìn)行比較。戈麥斯說(shuō)：“在重建的過(guò)程中，需要對(duì)一些顯示變形的部位進(jìn)行實(shí)際的‘切割’和重新調(diào)整，對(duì)一些沒(méi)有很好保存的部位進(jìn)行鏡像，以獲得完整的胸部。OLIVENCIA .

胸部的重建，加上研究小組早期的發(fā)現(xiàn)，顯示肋骨向內(nèi)連接到脊柱，迫使胸部向外，讓脊柱稍微向后傾斜，腰部曲線很少是腰部曲線的一部分。現(xiàn)代人體骨骼結(jié)構(gòu)。西班牙國(guó)家自然歷史博物館虛擬人類(lèi)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究科學(xué)家馬庫(kù)斯巴斯特爾說(shuō)：“尼安德特人的胸腔和現(xiàn)代人的胸腔有著驚人的不同。

戈麥斯-奧利文西亞說(shuō)：“尼安德特人的脊柱更多地位于胸腔內(nèi)，提供了更多的穩(wěn)定性?！按送猓夭康南虏扛鼘?。”肋骨的這種形狀說(shuō)明橫膈膜比較大，所以肺活量比較大。小野學(xué)術(shù)學(xué)院的資深作者Ella Been說(shuō)：“尼安德特人胸部的下半部分較寬，肋骨的水平方向表明尼安德特人更多地依靠橫膈膜呼吸?！傲硪环矫妫F(xiàn)代人靠膈肌和肋骨擴(kuò)張來(lái)呼吸。在這里，我們看到了化石遺跡研究中的新技術(shù)如何為了解滅絕物種提供新信息。”

克雷默說(shuō)，這對(duì)克巴拉2號(hào)生活方式的意義是成熟的，可以進(jìn)一步研究。尼安德特人是如何呼吸的？他們需要什么來(lái)強(qiáng)健肺部？

身體需求?這告訴我們他們的動(dòng)作以及他們生活的環(huán)境是什么?這些物理特性是否會(huì)使它們或多或少地適應(yīng)氣候變化?克萊默說(shuō)，重建胸部是一項(xiàng)從頭開(kāi)始的練習(xí)，故意試圖避免受到過(guò)去關(guān)于尼安德特人看起來(lái)或生活的理論的影響。

“通過(guò)對(duì)不同碎片的所有排列進(jìn)行思考，它就像是沒(méi)有所有碎片的拼圖。碎片告訴我們什么?”她說(shuō)。“人們告訴你它應(yīng)該是一種特定的方式，但你要確保你沒(méi)有過(guò)度重建，或者按照你認(rèn)為應(yīng)該的方式重建它。你正試圖保持一種中立的態(tài)度。”該研究的其他作者是國(guó)家自然歷史博物館的Daniel Garcia-Martinez和巴斯克大學(xué)的Mikel Arlegi。