31 октомври 2018 г.


Международен екип от учени е завършил първата 3D виртуална реконструкция на гръдния кош от най-пълният откриван до момента скелет на неандерталец. Дигиталната реконструкция дава възможност да се изследва начина, по който този древен хуманоид се е движил и как е дишал.

В екипа участват изследователи от университети в Испания, Израел и САЩ. Те се фокусират върху торакалния тракт от скелета – гръдния кош и частта от гръбнака, които образуват кухината, в която се разполагат белите дробове. Изследването е проведено с помощта на компютърна томография на останките на мъжки скелет, обозначаван в каталозите като Kebara 2. Останките са на около 60 000 години. Компютърната томография на фрагментите от скелета позволява да се създаде точен 3D-модел на гръдния кош, който е доста по-различен от отдавна наложилия се образ на сгърбен, варелоподобен „пещерен човек“. Заключенията подсказват, че се касае по-скоро за индивид с по-голям капацитет на белите дробове и „по-изправен“ гръбнак, отколкото е при съвременния човек.

„Формата на гръдния кош е ключ към разбирането ни как неандерталците са се движили сред своята среда. От нея можем да разберем какво е било дишането им и как е подпомагал пазенето на равновесие“, обяснява Азир Гомес-Оливенсия от университета на Баската територия, който е водещ автор в изследването. Патриция Крамър, съавтор в изследването и професор по антропология в Университета във Вашингтон добавя, че начинът, по който се е придвижвал неандерталецът, може да ни подскаже какви са били способностите му да оцелява в средата с ресурсите, с които разполага. „Неандерталците са тясно свързани с нашия вид посредством културни адаптации, подобни на тези при съвременния човек, но физическият им облик е различен от нашия, при това по много важни показатели. Разбирането на техните адаптации ни дава възможност да разберем по-добре еволюционният път, който сме изминали ние като вид“, подчертава проф. Крамър.



Неандерталците са хуманоиден вид, появил се някъде преди около 400 000 години. Населявали са предимно районите на днешна Европа и до Централна Азия. Били са ловци-събирачи, които в отделни райони са обитавали пещери. Видът им е преживял няколко ледникови периода, но в крайна сметка изчезва преди около 40 000 години. През последните години редица проучвания доказват, че неандерталците и представителите на нашия вид - Homo sapiens – са се кръстосвали и доказателство за това е наличието на определен процент неандерталска ДНК в много от днешните популации.

През последните 150 години на много места в Европа, Азия и Близкия изток са откривани останки от неандерталци. В изследването екипът използва скелет, който в каталозите е записан като Kebara 2, но често е наричан и „Моше“. Експертите са го кръстили така, защото е открит през 1983 година в пещерата Кебара в планината Кармел в северната част на Израел. Въпреки че липсва черепа, останките на младия, вече израснал индивид, се смятат за най-пълния неандерталски скелет, откриван до този момент. Двата различни метода, използвани за датирането на останките – по околните пластове, в които са открити и чрез термолуминисценция - посочват възраст между 59 000 и 64 000 години. 


Находките и изследванията на неандерталски останки през XIX и XX век са формирали теории и са наложили стереотипния образ на вида, като „едри, набити пещерни хора“. С течение на времето, новите проучвания внасят повече яснота в научното схващане за много от чертите от външния вид на неандерталците. Но винаги са се водели дебати по отношение структурата на гръдния им кош, капацитета на белите дробове и към какви условия неандерталците са можели да се адаптират или не са разполагали с дадености, за да се променят.

През последното десетилетие все по-често в биологичната антропология се прилага метода за виртуална реконструкция, обяснява проф. Крамър. Тя добавя, че този подход може да се използва и при вкаменелости от гръдния кош, където крехките кости правят физическата реконструкция трудна и рискова.



Преди почти две години същият екип учени създава виртуална реконструкция на гръбначния стълб на „Моше“. Това е първата стъпка в актуализирането на теориите за биомеханиката на неандерталците. Научната работа на екипа е публикувана в книгата "Human Paleontology and Prehistory". В нея авторите потвърждават отново вероятността неандерталците да са имали изправена поза, но се посочва и по-изправеният гръбначен стълб, отколкото е при съвременния човек.

За модела на гръдния кош учените използват едновременно както преки наблюдения на останките Kebara 2, които в момента се съхраняват в университета в Тел Авив, така и медицински томографски снимки на прешлените, ребрата и тазовите кости. Данниет се обработват със специализиран 3D-софтуер.
„Работата беше много трудоемка и прецизна. Трябваше да сканираме всеки прешлен и всеки фрагмент от ребрата, след което да ги „сглобим“ в тримерния софтуер“, обяснява Алон Бараш, преподавател в университета „Бар Илан“ в Израел.


След това учените са използвали метода, наречен морфометричен анализ, чрез който се сравняват изображенията на неандерталските кости с медицинските сканирани снимки на кости от съвременни хора. „В процеса на реконструкция се налага виртуално да се „изрязват“ и пренаслагват някои части, в които се наблюдават деформации. Други части се наложи да заместим с данните от изображенията на огледалните кости. Така получихме най-пълния образ на гръдния кош“, пояснява Гомес-Оливенсия.

Реконструкцията на гръдния кош, съчетана с предходната реконструкция на гръбнака, показва, че някои ребра се свързват с гръбнака в посока навътре. Това кара гръдната кухина да се отвори навън и позволява на гръбначния стълб да се извие леко назад, формирайки малка част от лумбалната дъга, която се наблюдава при съвременния човек. „Разликите между гръдния кош на неандерталците и на съвременния човек, са впечатляващи“, казва Маркус Бастир, старши изследовател от Лабораторията по виртуална антропология в Националния природонаучен музей на Испания.



„Гръбначният стълб при неандерталците е разположен по-навътре в гръдния кош, което осигурява по-голяма стабилност. Също така, в долната си част гръдният кош е по-широк. Такава форма предполага по-голяма диафрагма, а следователно и по-голям капацитет на белите дробове“, обяснява Гомес-Оливенсия.


„По-широката долна част на гръдния кош на неандерталците и хоризонталната ориентация на ребрата показват, че са разчитали повече на диафрагмено дишане“, казва съавторът в изследването Ела Бейн от Академичния колеж „Оно“. „Съвременният човек, от друга страна, разчита едновременно и на диафрагмата, и на разширяващия се гръден кош в процеса на дишане. На практика имаме добър пример за това, как съвременните технологии помагат в реалното изучаване и събирането на важна информация от останките на отдавна отмрели видове“.

Проф. Крамър пояснява, че тепърва предстоят нови проучвания, чрез които да се разбере, какви преимущества и ограничения е представлявала тази форма на гръдния кош за живота на „Моше“. Как са дишали неандерталците и какви физиологични причини са налагали нуждата от толкова мощни бели дробове? Какво може да ни подскаже това за начинът, по който са се придвижвали? Дали някои от тези физически особености ги правят повече или по-малко приспособими към промените в климата?


Професор Крамър добавя още, че реконструкцията на гръдния кош на „Моше“ е едно „упражнение, започнато от нулата, което умишлено се опитва да не бъде повлияно от минали теории за това, как са изглеждали и живели неандерталците. Подреждането на всички фрагменти и възможните вариации, беше като пъзел, на който обаче не са налични всички парчета“, подчертава тя.



И уточнява: „Какво ни подсказват наличните фрагменти от пъзела? Постоянно трябва да проверяваш, че не си прекалил с реконструкцията или че не я правиш така, както смяташ, че трябва да е. Трябва да си убеден, че си възпроизвел максимално точно нещата, спазвайки пълна научна неутралност“.

Изследването е публикувано в списание Nature Communications.

-----------
За още новини харесайте страницата ни във Facebook>>>

0 коментара:

Публикуване на коментар

Може да ви е интересно...