Первая реконструкция мышц гоминина показывает, что жившая 3,2 млн лет назад «Люси» могла стоять так же прямо, как и мы

Исследователь из Кембриджского университета впервые цифровым способом реконструировал отсутствующие мягкие ткани раннего предка человека (гоминина), показав его способность стоять так же прямо, как и современные люди.

Доктор Эшли Уайзман создала 3D-модели мышц ног и таза гоминина Australopithecus afarensis, используя сканы знаменитого ископаемого образца «Люси», обнаруженного в Эфиопии в середине 1970-х годов.

Australopithecus afarensis — ранний вид человека, живший в Восточной Африке более трех миллионов лет назад. Они были ниже нас, с обезьяноподобным лицом и меньшим мозгом, но способны ходить на двух ногах, адаптировавшись к жизни как на деревьях, так и в саванне, что помогло виду выживать почти миллион лет.

«Люси», названная в честь классической песни The Beatles «Lucy in the Sky with Diamonds», — один из наиболее полных из когда-либо найденных образцов любого вида австралопитеков: сохранилось 40% ее скелета.

Уайзман использовала недавно опубликованные открытые данные об окаменелости Люси, чтобы создать цифровую модель мышечной структуры нижней части тела гоминина, жившего 3,2 миллиона лет назад. Исследование опубликовано в журнале Royal Society Open Science.

В работе воссоздано 36 мышц в каждой ноге. Большинство из них у Люси были значительно крупнее и занимали больше места в ногах по сравнению с современными людьми.

Например, основные мышцы в икрах и бедрах Люси были более чем в два раза больше, чем у современных людей, у которых соотношение жира к мышцам гораздо выше. Мышцы составляли 74% от общей массы бедра Люси по сравнению с всего лишь 50% у людей.

Палеоантропологи согласны, что Люси была двуногой, но спорят о том, как она ходила. Некоторые утверждали, что она передвигалась сгорбившись, вразвалку, подобно шимпанзе — нашему общему предку — когда те ходят на двух ногах. Другие считают, что ее движение было ближе к нашей прямой двуногой походке.

За последние 20 лет в исследованиях начал формироваться консенсус в пользу полностью прямой ходьбы, и работа Уайзман добавляет этому дополнительные доказательства. Мышцы-разгибатели колена Люси и создаваемое ими усилие подтверждают способность выпрямлять коленные суставы так же, как это может делать сегодня здоровый человек.

«Способность Люси ходить прямо можно узнать, только восстановив путь и пространство, которое мышца занимает в теле», — сказала Уайзман из Института археологических исследований Макдональда Кембриджского университета.

«Сейчас мы — единственные животные, которые могут стоять прямо с выпрямленными коленями. Мышцы Люси предполагают, что она была так же искусна в двуногой ходьбе, как и мы, и при этом, возможно, чувствовала себя как дома на деревьях. Люси, вероятно, ходила и двигалась так, как мы не видим сегодня ни у одного живого вида», — сказала Уайзман.

«Australopithecus afarensis бродил по участкам открытой лесистой саванны, а также по более густым лесам в Восточной Африке около 3–4 миллионов лет назад. Эти реконструкции мышц Люси предполагают, что она могла эффективно использовать оба типа среды обитания».

Люси была молодым взрослым особем, ее рост составлял чуть более одного метра, а вес — около 28 кг. Мозг Люси был примерно в три раза меньше нашего.

Чтобы воссоздать мышцы этого гоминина, Уайзман начала с изучения современных людей. Используя МРТ и КТ-сканирование мышечной и костной структур современной женщины и мужчины, она смогла сопоставить «мышечные пути» и построить цифровую musculoskeletal-модель.

Затем Уайзман использовала существующие виртуальные модели скелета Люси, чтобы «восстановить сочленение» суставов — то есть собрать скелет заново. Эта работа определила оси, вокруг которых каждый сустав мог двигаться и вращаться, воспроизводя их движение при жизни.

Наконец, поверх были наложены мышцы на основе путей из карт мышц современного человека, а также тех немногих видимых «следов крепления мышц» (следов соединения мышц, обнаруживаемых на окаменелых костях).

«Без открытой науки это исследование было бы невозможно», — сказала Уайзман.

Эти реконструкции теперь могут помочь ученым понять, как ходил этот предок человека.

«Реконструкции мышц уже использовались, например, для оценки скорости бега тираннозавра, — сказала Уайзман. — Применяя аналогичные методы к предкам человека, мы хотим раскрыть спектр физических движений, которые двигали нашу эволюцию, включая те способности, которые мы утратили».