La reconstrucción tridimensional del músculo revela que la «Lucy» de 3,2 millones de años de antigüedad podría estar tan erguida como los humanos modernos.

Un enfoque de modelado muscular poligonal en sección transversal, guiado por las cicatrices musculares y datos de MRI. Crédito: Dr. Ashleigh Wiseman

La modelación digital del tejido blando del fósil legendario sugiere que el Australopithecus afarensis tenía músculos de piernas y pelvis poderosos adecuados para vivir en los árboles, pero con músculos de rodilla que permitían caminar completamente erguido.

Un investigador de la Universidad de Cambridge ha reconstruido digitalmente el tejido blando faltante de un ancestro humano temprano -o homínido- por primera vez, revelando una capacidad para estar tan erguido como lo estamos hoy.

"Los músculos de Lucy sugieren que ella era tan competente en el bipedismo como lo somos nosotros". - Dr. Ashleigh Wiseman

El Dr. Ashleigh Wiseman ha modelado en 3D los músculos de las piernas y la pelvis del homínido Australopithecus afarensis utilizando escaneos de "Lucy": el famoso espécimen fósil descubierto en Etiopía en la década de 1970.

Si(typeof ez_ad_units!='undefined'){ez_ad_units.push([[300,600],'scitechdaily_com-medrectangle-3','ezslot_1',606,'0','0'])};__ez_fad_position('div-gpt-ad-scitechdaily_com-medrectangle-3-0');El Australopithecus afarensis fue una especie humana temprana que vivió en África Oriental hace más de tres millones de años. Más bajo que nosotros, con una cara similar a la de un simio y un cerebro más pequeño, pero capaz de caminar en dos patas, se adaptó tanto a vivir en los árboles como en la sabana, lo que ayudó a la especie a sobrevivir durante casi un millón de años.

Denominada así por el clásico de los Beatles 'Lucy in the Sky with Diamonds', Lucy es uno de los ejemplos más completos descubiertos de cualquier tipo de Australopithecus -con un 40% de su esqueleto recuperado.

Una digitalización de las áreas de unión muscular utilizadas para construir el modelo de los músculos de Lucy, junto al modelo de músculo 3D finalizado. Crédito: Dr. Ashleigh Wiseman

Wiseman pudo utilizar datos recientemente publicados de código abierto sobre el fósil de Lucy para crear un modelo digital de la estructura muscular del cuerpo inferior del homínido de 3.2 millones de años. El estudio se publica en la revista Royal Society Open Science.

La investigación recreó 36 músculos en cada pierna, la mayoría de los cuales eran mucho más grandes en Lucy y ocupaban un espacio mayor en las piernas en comparación con los humanos modernos.

Por ejemplo, los músculos principales en las pantorrillas y los muslos de Lucy eran más del doble de tamaño que los de los humanos modernos, ya que tenemos una proporción de grasa a músculos mucho más alta. Los músculos representaron el 74% de la masa total en el muslo de Lucy, en comparación con solo el 50% en los humanos.

Una modelo poligonal 3D, guiado por datos de escaneo de imágenes y cicatrices musculares, reconstruyendo los músculos de la extremidad inferior del fósil Australopithecus afarensis AL 288-1, conocido como 'Lucy'. En este modelo, los músculos han sido codificados por colores. Crédito: Dr. Ashleigh Wiseman

Los paleoantropólogos están de acuerdo en que Lucy era bípeda, pero difieren en cómo caminaba. Algunos han argumentado que se movía en un andar agachado, similar a los chimpancés -nuestro ancestro común- cuando caminan en dos patas. Otros creen que su movimiento era más cercano a nuestro propio bipedismo erguido.

La investigación de los últimos 20 años ha visto surgir un consenso para caminar completamente erguido, y el trabajo de Wiseman agrega más peso a esto. Los músculos extensores de la rodilla de Lucy, y la palanca que permitirían, confirman la capacidad de enderezar las articulaciones de la rodilla tanto como lo puede hacer una persona sana hoy en día.

"La capacidad de Lucy para caminar erguida solo se puede conocer reconstruyendo el camino y el espacio que un músculo ocupa dentro del cuerpo", dijo Wiseman, del Instituto McDonald de Investigaciones Arqueológicas de la Universidad de Cambridge.

Vistas completas (ventral, dorsal, lateral y medial) del enfoque de modelado muscular poligonal en AL 288-1, en el que se crearon 36 músculos por extremidad inferior. Los músculos poligonales de AL 288-1 se muestran en comparación con los músculos 3D del humano, que se segmentaron a partir de datos de escaneo de MRI. Crédito: Dr. Ashleigh Wiseman

"Ahora somos el único animal que puede pararse erguido con las rodillas rectas. Los músculos de Lucy sugieren que ella era tan competente en el bipedismo como lo somos nosotros, mientras que también posiblemente se sentía cómoda en los árboles. Lucy probablemente caminaba y se movía de una manera que no vemos en ninguna especie viva hoy en día", dijo Wiseman.

“Australopithecus afarensis would have roamed areas of open wooded grassland as well as more dense forests in East Africa around 3 to 4 million years ago. These reconstructions of Lucy’s muscles suggest that she would have been able to exploit both habitats effectively.”

Lucy was a young adult, who stood at just over one metre tall and probably weighed around 28kg. Lucy’s brain would have been roughly a third of the size of ours.

To recreate the muscles of this hominin, Wiseman started with some living humans. Using MRI and CT scans of the muscle and bone structures of a modern woman and man, she was able to map the “muscle paths” and build a digital musculoskeletal model.

A 3D polygonal model, guided by imaging scan data and muscle scarring, reconstructing the lower limb muscles of the Australopithecus afarensis fossil AL 288-1, known as ‘Lucy’. Credit: Dr. Ashleigh Wiseman

Wiseman then used existing virtual models of Lucy’s skeleton to “rearticulate” the joints – that is, put the skeleton back together. This work defined the axis from which each joint was able to move and rotate, replicating how they moved during life.

Finally, muscles were layered on top, based on pathways from modern human muscle maps, as well as what little “muscle scarring” was discernible (the traces of muscle connection detectable on the fossilized bones). “Without open access science, this research would not have been possible,” said Wiseman.

These reconstructions can now help scientists understand how this human ancestor walked. “Muscle reconstructions have already been used to gauge running speeds of a T-Rex, for example,” said Wiseman. “By applying similar techniques to ancestral humans, we want to reveal the spectrum of physical movement that propelled our evolution – including those capabilities we have lost.”

Reference: “Three-dimensional volumetric muscle reconstruction of the Australopithecus afarensis pelvis and limb, with estimations of limb leverage” by Ashleigh L. A. Wiseman, 14 June 2023, Royal Society Open Science.DOI: 10.1098/rsos.230356