La ricostruzione muscolare tridimensionale rivela che "Lucy", di 3,2 milioni di anni fa, poteva stare eretta come gli esseri umani moderni.

Un'analisi a sezione trasversale dell'approccio di modellizzazione muscolare poligonale, guidata dalle cicatrici muscolari e dai dati MRI. Crediti: Dott.ssa Ashleigh Wiseman

La modellizzazione digitale dei tessuti molli di un leggendario fossile suggerisce che l'Australopithecus afarensis avesse muscoli potenti delle gambe e del bacino adatti alla vita sugli alberi, ma muscoli del ginocchio che permettevano la camminata completamente eretta.

Un ricercatore dell'Università di Cambridge ha ricostruito digitalmente i tessuti molli mancanti di un antenato umano primitivo - o ominide - per la prima volta, rivelando la capacità di stare eretti come facciamo oggi.

"I muscoli di Lucy suggeriscono che fosse tanto abile nella bipedalità quanto lo siamo noi." - Dott.ssa Ashleigh Wiseman

La Dott.ssa Ashleigh Wiseman ha modellato in 3D i muscoli delle gambe e del bacino dell'ominide Australopithecus afarensis utilizzando scansioni di "Lucy": il famoso campione fossile scoperto in Etiopia a metà degli anni '70.

Se(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');L'Australopithecus afarensis era una specie umana primitiva che viveva nell'Africa orientale oltre tre milioni di anni fa. Più basso di noi, con un viso simile a quello di una scimmia e un cervello più piccolo, ma in grado di camminare su due gambe, si adattò alla vita sugli alberi e sulla savana, aiutando la specie a sopravvivere per quasi un milione di anni.

Nominata in onore del classico dei Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds", Lucy è uno dei campioni più completi di qualsiasi tipo di Australopithecus mai scoperto - con il 40% del suo scheletro recuperato.

Digitazione delle aree di attacco muscolare utilizzate per costruire il modello dei muscoli di Lucy, accanto al modello muscolare 3D completato. Crediti: Dott.ssa Ashleigh Wiseman

Wiseman è stata in grado di utilizzare i dati open-source su Lucy recentemente pubblicati per creare un modello digitale della struttura muscolare del corpo inferiore del'ominide di 3,2 milioni di anni fa. Lo studio è pubblicato nella rivista Royal Society Open Science.

La ricerca ha riprodotto 36 muscoli in ogni gamba, la maggior parte dei quali erano molto più grandi in Lucy e occupavano maggior spazio nelle gambe rispetto agli esseri umani moderni.

Ad esempio, i muscoli principali dei polpacci e delle cosce di Lucy erano oltre due volte più grandi di quelli degli esseri umani moderni, poiché abbiamo una percentuale di grasso-muscolo molto più alta. I muscoli costituivano il 74% della massa totale nella coscia di Lucy, rispetto al solo 50% degli esseri umani. Se(typeof ez_ad_units!='undefined'){ez_ad_units.push([[300,250],'scitechdaily_com-box-4','ezslot_3',608,'0','0'])};__.ez_fad_position('div-gpt-ad-scitechdaily_com-box-4-0');Se(typeof ez_ad_units!='undefined'){ez_ad_units.push([[300,250],'scitechdaily_com-box-4','ezslot_4',608,'0','1'])};__.ez_fad_position('div-gpt-ad-scitechdaily_com-box-4-0_1');.box-4-multi-608{border:none!important;display:block!important;float:none!important;line-height:0;margin-bottom:7px!important;margin-left:auto!important;margin-right:auto!important;margin-top:7px!important;max-width:100%!important;min-height:250px;padding:0;text-align:center!important}

Un modello poligonale in 3D, guidato dai dati di scansione di imaging e dalla cicatrice muscolare, ricostruisce i muscoli degli arti inferiori del fossile di Australopithecus afarensis AL 288-1, noto come "Lucy". In questo modello, i muscoli sono stati codificati con colori diversi. Crediti: Dott.ssa Ashleigh Wiseman

I paleoantropologi concordano sul fatto che Lucy camminava su due gambe, ma non sono d'accordo sul modo in cui lo faceva. Alcuni hanno sostenuto che si muoveva in una camminata accovacciata, simile a quella dei cimpanzé - il nostro antenato comune - quando camminano su due gambe. Altri ritengono che il suo movimento fosse più vicino alla nostra eretta bipedalità.

La ricerca degli ultimi 20 anni ha visto nascere un consenso per la camminata completamente eretta, e il lavoro di Wiseman aggiunge un ulteriore peso su questo aspetto. I muscoli estensori del ginocchio di Lucy, e la leva che avrebbero permesso, confermano la capacità di raddrizzare le articolazioni del ginocchio tanto quanto una persona sana può fare oggi.

"La capacità di camminare eretti di Lucy può essere conosciuta solo ricostruendo il percorso e lo spazio che un muscolo occupa all'interno del corpo", ha detto Wiseman, dell'Istituto MacDonald dell'Università di Cambridge per la ricerca archeologica.

"Siamo ora l'unico animale in grado di stare eretti con le ginocchia diritte. I muscoli di Lucy suggeriscono che fosse tanto abile nella bipedalità quanto lo siamo noi, mentre probabilmente si muoveva in modo diverso da qualsiasi specie vivente oggi", ha detto 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