英国剑桥大学科学家以数字方式重建320万年前“露西”丢失的软组织发现她能直立行走 _英国

英国剑桥大学科学家以数字方式重建320万年前“露西”丢失的软组织发现她能直立行走。戴夫·艾因塞尔/盖蒂图片社
据CNN(By Ashley Strickland)：1974年，当早期人类祖先的遗骸在埃塞俄比亚被发现时，这一发现提供了一个前所未有的视角来观察一个生活在人类出现之前数百万年的物种。
这块罕见的化石代表了女性阿法南猿骨骼的40%，被命名为“露西” ，以纪念甲壳虫乐队的歌曲“戴着钻石的天空中的露西”
现在，研究人员正在利用这具骨骼来弄清楚这位远古人类亲属在320万年前是如何移动的。这项研究的发现发表在周二的皇家学会开放科学杂志上。
露西比普通人矮，身高约3.3英尺(1米) ，有一张类人猿的脸，大脑约为人类大脑的三分之一。
对露西化石过去20年的分析表明，她和她的同类直立行走。但是这项研究的主要作者，英国剑桥大学的副研究员Ashleigh L.A. Wiseman博士想更进一步，再造露西的一个不会变成化石的组成部分:她的肌肉。
“使我们成为人类的决定性方面是用两条腿走路的能力，但理解这种能力是如何进化的以及为什么进化已经争论了很长时间， ”怀斯曼说，他是麦克唐纳考古研究所的Leverhulme Trust早期职业研究员和Isaac Newton Trust研究员。
“随着计算建模的最新进展，现在有可能研究这些问题。当然，在化石记录中，我们看到的是裸露的骨骼。但是肌肉让身体充满活力——它们让你能走、跑、跳，甚至跳舞。所以，如果我们想了解我们的祖先是如何移动的，我们首先需要重建他们的软组织。”
研究阿法南猿的化石可以让我们深入了解直立行走的进化，以及它何时出现在早期人类祖先中。怀斯曼对露西肌肉的重建也可以用来确定露西如何以其他方式运动。
重塑露西的肌肉
Wiseman和她的同事开发了一种称为多边形肌肉建模的方法，最初用于重建生活在2.47亿年前的灭绝爬行动物祖龙缺失的软组织。
然后，怀斯曼第一次将同样的方法应用于露西，以了解她的肌肉形状和大小以及她如何使用它们移动，评估它是否像直立黑猩猩的蜷缩摇摆或人类的姿态。
怀斯曼使用露西的化石扫描和人类的数据建立了南方古猿阿法的腿部和骨盆肌肉的三维模型。在收集了现代人类肌肉和骨骼结构的MRI和CT扫描数据后，研究人员数字化地创建了一个肌肉骨骼模型。
然后，她使用露西化石的扫描来确定她的关节在生活中是如何连接和移动的。怀斯曼使用来自现代人类数据的“肌肉地图”，结合“肌肉疤痕”，或化石中可检测到的肌肉连接的可辨别痕迹，对每条腿的36块肌肉进行分层。

露西的肌肉建模，被称为“AL 288-1”，与人类肌肉图并排比较。阿什利·怀斯曼博士/剑桥大学
露西的骨骼与人类不同，因为她有较短的腿和更像盘子的骨盆(从上往下看) 。
怀斯曼的模型显示，现代人的大腿约有50%是肌肉，其余部分是脂肪和骨骼，而露西的大腿则有近75%是肌肉。总的来说，露西的腿部肌肉比现代人大得多，占据的空间也更大。
“露西生活在320万年前的非洲大草原上。她需要走过不平坦的地面，探索森林环境和开阔草原的混合环境，”怀斯曼说。
“更大的肌肉质量通常意味着更大的肌肉力量，因此毫不奇怪地发现，露西肌肉的重建表明她比人类有更大的肌肉质量，使她能够在这些不同的环境中自由移动。”
直立
古人类学家对露西的姿势感到好奇，因为她的骨骼不同于现代人。
人类站立姿势稳定，腿完全伸直，但黑猩猩直立时，腿无法伸直。由于他们弯曲的臀部和膝盖，他们以蜷缩的姿势行走，这就是为什么黑猩猩大多用四肢行走。
3D模型显示，露西膝盖伸肌的杠杆作用意味着她可以像现代人一样直立。
怀斯曼说:“我非常惊讶地发现，膝盖伸肌(当你直立时，产生并保持膝盖伸直的肌肉)与人类如此相似。”"这意味着露西可以像我们一样高效地站立和行走."
像露西这样的南方古猿生活在既有开阔草原又有茂密森林的环境中，它们的身体适应了在地面和树上都能茁壮成长。
怀斯曼说:“露西行走和移动的方式可能是我们今天在任何现存物种中都没有看到的。”
“如果露西像我们一样是两足动物，只用两条腿走路，那么她应该能够像我们一样以类似的方式移动， ”怀斯曼说。
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据科技日报（采访人员刘霞）：露西是一具发现于东非的古人类化石，其生活于320万年前，是已知最早的人类祖先，被称为“人类祖母” 。英国剑桥大学科学家首次以数字方式重建了露西丢失的软组织，发现她能像我们今天一样直立行走。相关研究论文发表于最新一期《皇家学会开放科学》杂志。
1974年，科学家在埃塞俄比亚发现了露西这具成年女性骨架化石，她是同类化石中保存最完整的。露西身高一米多，体重约28公斤，大脑大概只有我们的1/3 。在最新研究中，科学家对露西进行了扫描，对其腿部和骨盆肌肉进行了3D建模。
为重现露西的肌肉，团队首先对现代女性和男性的肌肉和骨骼结构进行核磁共振成像（MRI）和CT扫描，绘制出了“肌肉路径”并建立了肌肉骨骼的数字模型。随后，骨架虚拟模型帮助“重新拼接”了关节，定义了每个关节能够移动和旋转的轴，从而再现了关节的移动方式，并在此基础上揭示了露西的行走方式。
研究重建了露西每条腿上的36块肌肉，这些肌肉比现代人的腿部肌肉更大。例如，露西小腿和大腿上主要肌肉的大小是现代人的两倍多，肌肉占露西大腿总质量的74%，而人类只有50% 。
古人类学家一致认为露西靠双足行走，但对她的行走方式存在分歧。有人认为，露西是摇摇摆摆蹲着走的，类似于黑猩猩；其他人则认为她的动作更接近现代人的直立行走。此次最新研究确认了后者，因为露西的膝伸肌证实了她有能力像今天的健康人一样拉直膝关节。
团队表示，肌肉重建已经被用来衡量霸王龙的奔跑速度，将类似的技术应用于人类祖先，有助了解人们已经失去的某些能力。
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据剑桥大学：传奇化石软组织的数字模型表明，阿法南方古猿拥有适合在树上居住的强大腿部和骨盆肌肉，但膝盖肌肉允许完全直立行走。
剑桥大学的一名研究人员首次通过数字技术重建了早期人类祖先(即原始人类)缺失的软组织，揭示了我们今天直立行走的能力。
Ashleigh Wiseman博士使用“露西”的扫描图对人类南方古猿阿法人的腿部和骨盆肌肉进行了三维建模，露西是20世纪70年代中期在埃塞俄比亚发现的著名化石标本。
阿法南猿是三百万年前生活在东非的早期人类物种。比我们矮，有一张像猿一样的脸和更小的大脑，但能用两条腿走路，它适应了树和热带草原的居住——帮助这个物种生存了近一百万年。
露西以甲壳虫乐队的经典作品《戴着钻石的天空中的露西》命名，她是出土的所有南方古猿中最完整的一个——她40%的骨骼已经复原。
怀斯曼能够使用最近发表的露西化石的开源数据，创建一个320万年前人类下半身肌肉结构的数字模型。这项研究发表在《皇家学会开放科学》杂志上。
这项研究在每条腿上重建了36块肌肉，其中大多数在露西身上要大得多，与现代人相比，在腿上占据了更大的空间。
例如，露西小腿和大腿的主要肌肉是现代人的两倍多，因为我们有更高的脂肪肌肉比。肌肉占露西大腿总质量的74%，而人类只有50% 。
古人类学家同意露西是两足动物，但不同意她如何行走。有些人认为她是蹲着走路的，类似于我们共同的祖先黑猩猩用两条腿走路。其他人认为她的运动更接近于我们直立行走。
在过去20年的研究中，人们开始对完全直立行走有了共识，怀斯曼的工作进一步增加了这一点。露西的膝盖伸?。?以及它们所允许的杠杆作用，证实了她有能力像今天的健康人一样伸直膝关节。
“露西直立行走的能力只能通过重建肌肉在体内占据的路径和空间来了解，”剑桥大学麦当劳考古研究所的怀斯曼说。
“我们现在是唯一能够直立行走、膝盖挺直的动物。露西的肌肉表明，她和我们一样擅长两足行走，同时也可能是在树上的家。怀斯曼说:“露西行走和移动的方式可能是我们今天在任何现存物种中都没有看到的。
“大约300万到400万年前，阿法南方古猿可能在东非开阔的森林草原和更茂密的森林中漫游。露西肌肉的这些重建表明，她能够有效地利用这两种栖息地。”
露西是一个年轻的成年人，身高仅一米多一点，体重可能在28公斤左右。露西的大脑大概只有我们的三分之一大。
为了再造这个原始人的肌肉，怀斯曼从一些活着的人类开始。使用现代女性和男性的肌肉和骨骼结构的MRI和CT扫描，她能够绘制“肌肉路径”并建立一个数字肌肉骨骼模型。
怀斯曼然后使用现有的露西骨骼虚拟模型来“重新连接”关节——也就是说，将骨骼重新组合在一起。这项工作定义了每个关节能够移动和旋转的轴，复制了它们在生命中的移动方式。
最后，根据现代人类肌肉图的路径，以及可辨别的少量“肌肉疤痕”(在化石骨骼上可检测到的肌肉连接痕迹) ，肌肉被分层放置在顶部。“没有开放获取科学，这项研究是不可能的，”怀斯曼说。
这些重建现在可以帮助科学家了解这个人类祖先是如何行走的。“例如，肌肉重建已经被用来测量霸王龙的奔跑速度，”怀斯曼说。“通过将类似的技术应用于祖先人类，我们希望揭示推动我们进化的身体运动的光谱——包括我们已经失去的那些能力。”

英国剑桥大学科学家以数字方式重建320万年前“露西”丢失的软组织 发现她能直立行走

英国剑桥大学科学家以数字方式重建320万年前“露西”丢失的软组织发现她能直立行走