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Neanderthal胸腔重建 为古代人体解剖学提供新线索

一个国际科学家团队完成了迄今为止出土的最完整的尼安德特人骨架的胸腔的第一次3D虚拟重建,可能会揭示这个古老的人类如何移动和呼吸。

该团队包括来自西班牙,以色列和美国大学的研究人员,包括华盛顿大学的研究人员,专注于胸部 - 包含胸腔和上脊柱的身体区域,形成一个容纳心肺。使用来自大约6万年历史的男性骨骼(称为Kebara 2)的化石的CT扫描,研究人员能够创建胸部的3D模型 - 这与胸部胸部,驼背的长期形象不同“穴居人”。结论指出,与今天的现代人类相比,可能是一个具有更大肺活量和更直脊柱的正直人。

该研究于10月30日在Nature Communications上发表。“胸部的形状是理解尼安德特人如何在他们的环境中移动的关键,因为它告诉我们他们的呼吸和平衡,”巴斯克大学的Ikerbasque研究员,该研究的主要作者Asier Gomez-Olivencia说。

加州大学人类学系教授,该论文的通讯作者帕特里夏·克莱默说,尼安德特人的行动将如何直接影响他们依靠现有资源生存的能力。“尼安德特人与我们有着复杂的文化适应性,与现代人类的文化适应性密切相关,但他们的身体形态在很大程度上与我们不同,”她说。“了解他们的适应能力使我们能够更好地理解我们自己的进化道路。”

尼安德特人是大约40万年前出现的一种人类,主要生活在今天的西欧和中亚地区。他们是狩猎采集者,他们在某些地区生活在洞穴中,并且在大约4万年前灭绝之前经历了几次冰川期。近年来的研究表明尼安德特人和早期智人是杂交的,因为尼安德特人DNA的证据已经出现在许多人群中。

在过去的150年里,尼安德特人遗骸在欧洲,亚洲和中东的许多地方被发现。该团队使用了一块标有Kebara 2的骨架,也被称为“Moshe”,于1983年在以色列北部卡梅尔山脉的Kebara洞穴中发现。尽管颅骨缺失,但年轻成年男性的遗体被认为是其中之一。最完整的尼安德特人骨架。周围土壤的两种不同形式的测年,热释光和电子自旋共振,使年龄介于59,000至64,000年之间。

在19世纪和20世纪初,对其他尼安德特人遗骸的发现和研究产生了一个刻板的,弯腰的穴居人的理论和图像。随着时间的推移,进一步的研究澄清了对许多尼安德特人特征的科学理解,但是一些争论仍然笼罩着胸部的结构,肺部的能力以及尼安德特人可能适应或不适应的条件。Kramer解释说,在过去十年中,虚拟重建在生物人类学中已经变得越来越普遍。这种方法对于诸如胸部等化石很有用,其中脆弱的骨骼使物理重建变得困难和危险。

大约两年前,同一个研究小组创建了Kebara 2脊柱的虚拟重建,这是更新尼安德特人生物力学理论的第一步。该论文发表在“人类古生物学和史前史”一书中,重申了直立姿势的可能性,但指出了比现代人更直的脊柱。对于这种胸腔模型,研究人员使用目前安置在特拉维夫大学的Kebara 2骨架的直接观察,以及椎骨,肋骨和骨盆骨的医学CT扫描,以及为科学使用而设计的3D软件。“这是一项细致的工作,”以色列Bar Ilan大学的讲师Alon Barash说。“我们必须对每个椎骨和所有肋骨进行CT扫描,然后将它们重新组装成3D。”

然后,他们使用一种称为形态测量分析的技术,将尼安德特人骨骼的图像与现今成年男性骨骼的医学扫描进行比较。“在重建过程中,有必要实际上'切割'并重新调整一些显示变形的部分,并镜像一些那些没有得到很好保存的部分以获得完整的胸部,”Gomez说道。 OLIVENCIA。

胸部的重建,加上该团队早先的发现,显示肋骨向内连接到脊柱,迫使胸腔向外,允许​​脊柱稍微向后倾斜,腰部曲线很少是腰部曲线的一部分。现代人类骨骼结构。“尼安德特人和现代人类胸腔之间的差异是惊人的,”西班牙国家自然历史博物馆虚拟人类学实验室的高级研究科学家Markus Bastir说。

“尼安德特人脊柱更位于胸腔内部,提供更多稳定性,”Gomez-Olivencia说。“而且,胸部的下部更宽。”肋骨的这种形状表明隔膜更大,因此肺容量更大。“尼安德特人的胸部下部宽阔,肋骨的水平方向表明尼安德特人更多地依靠他们的横膈膜进行呼吸,”Ono Academic College的资深作者Ella Been说道。“另一方面,现代人依靠隔膜和肋骨扩张来呼吸。在这里,我们看到化石遗骸研究中的新技术如何为了解灭绝物种提供新信息。”

Kramer说,这对于Kebara 2如何生活的意义已经成熟,可以进一步研究。尼安德特人是如何呼吸的,他们需要强大的肺部需要什么样的身体需求?这告诉我们他们的动作以及他们生活的环境是什么?这些物理特性是否会使它们或多或少地适应气候变化?克莱默说,重建胸部是一项从头开始的练习,故意试图避免受到过去关于尼安德特人看起来或生活的理论的影响。

“通过对不同碎片的所有排列进行思考,它就像是没有所有碎片的拼图。碎片告诉我们什么?”她说。“人们告诉你它应该是一种特定的方式,但你要确保你没有过度重建,或者按照你认为应该的方式重建它。你正试图保持一种中立的态度。”该研究的其他作者是国家自然历史博物馆的Daniel Garcia-Martinez和巴斯克大学的Mikel Arlegi。

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