La reconstrucción muscular en 3D revela que ‘Lucy’ de 3,2 millones de años podía mantenerse erguida como los humanos modernos

El modelado digital de los tejidos blandos de los fósiles mitológicos indica que el Australopithecus afarensis tenía piernas y músculos pélvicos fuertes adecuados para vivir en los árboles, pero músculos de las rodillas que le permitían caminar completamente erguido.

Un investigador de la Universidad de Cambridge ha reconstruido digitalmente el tejido blando perdido de uno de los primeros ancestros humanos, u homínidos, por primera vez, revelando la capacidad de mantenerse erguido como lo hacemos hoy.

La Dra. Ashley Weisman ha modelado en 3D la pierna y los músculos pélvicos de las piernas humanas australopithecus afarensis Usando la encuesta «Lucy»: el famoso espécimen fósil descubierto en Etiopía a mediados de la década de 1970.

australopithecus afarensis Fue un humano primitivo[{» attribute=»»>species that lived in East Africa over three million years ago. Shorter than us, with an ape-like face and smaller brain, but able to walk on two legs, it adapted to both tree and savannah dwelling – helping the species survive for almost a million years.

Named for the Beatles classic ‘Lucy in the Sky with Diamonds’, Lucy is one of the most complete examples to be unearthed of any type of Australopithecus – with 40% of her skeleton recovered.

A digitization of the muscle attachment areas used to build the model of Lucy’s muscles, next to the completed 3D muscle model. Credit: Dr. Ashleigh Wiseman

Wiseman was able to use recently published open-source data on the Lucy fossil to create a digital model of the 3.2 million-year-old hominin’s lower body muscle structure. The study is published in the journal Royal Society Open Science.

The research recreated 36 muscles in each leg, most of which were much larger in Lucy and occupied greater space in the legs compared to modern humans.

For example, major muscles in Lucy’s calves and thighs were over twice the size of those in modern humans, as we have a much higher fat-to-muscle ratio. Muscles made up 74% of the total mass in Lucy’s thigh, compared to just 50% in humans.

Un modelo poligonal 3D, guiado por imágenes de datos de escaneo y cicatrices musculares, para reconstruir los músculos de las extremidades inferiores del fósil de Australopithecus afarensis AL 288-1, conocido como ‘Lucy’. En este modelo, los músculos estaban codificados por colores. Crédito: Dra. Ashley Weisman

Los paleoantropólogos están de acuerdo en que Lucy caminaba sobre dos piernas, pero no están de acuerdo sobre cómo caminaba. Algunos han argumentado que se movía en una costilla agazapada, similar a los chimpancés, nuestro ancestro común, cuando caminan sobre dos patas. Otros piensan que su locomoción era similar a caminar sobre dos piernas.

La investigación en los últimos 20 años ha visto surgir un consenso sobre caminar completamente erguido, y el trabajo de Wiseman agrega aún más peso a esto. Los músculos extensores de la rodilla de Lucy, y el efecto de palanca que permiten, confirman la capacidad de enderezar las articulaciones de la rodilla tan bien como lo puede hacer una persona sana en la actualidad.

«La capacidad de Lucy para caminar erguida solo puede conocerse a partir de una reconstrucción de la trayectoria y el espacio ocupado por los músculos dentro del cuerpo», dijo Wiseman, del Instituto MacDonald de Investigación Arqueológica de la Universidad de Cambridge.

Vistas completas (abdominal, dorsal, lateral y medial) del enfoque de modelado de músculos poligonales en AL 288-1, donde se generaron 36 músculos para cada miembro inferior. El músculo poligonal de AL 288-1 se muestra en comparación con el músculo 3D de un ser humano que se seccionó a partir de los datos de la resonancia magnética. Crédito: Dra. Ashley Weisman

«Ahora somos el único animal que puede pararse erguido con las rodillas rectas. Los músculos de Lucy indican que era tan experta en caminar sobre dos piernas como nosotros, mientras que probablemente también se siente cómoda entre los árboles». una forma que no vemos, dijo Wiseman, en ningún organismo hoy en día.

«australopithecus afarensis Es posible que haya vagado por las áreas abiertas de pastizales boscosos, así como por los bosques más densos del este de África, hace unos 3 o 4 millones de años. Las reconstrucciones musculares de Lucy indican que pudo explotar ambos hábitats de manera efectiva».

Lucy era una mujer joven, de poco más de un metro de altura y probablemente pesaba unos 28 kg. El cerebro de Lucy habría sido aproximadamente un tercio del tamaño del nuestro.

Para recrear los músculos de los homínidos, Wiseman comenzó con algunos humanos vivos. Usando resonancias magnéticas y tomografías computarizadas de las estructuras musculoesqueléticas de mujeres y hombres modernos, pude trazar «vías musculares» y construir un modelo musculoesquelético digital.

Un modelo poligonal 3D, guiado por imágenes de datos de escaneo y cicatrices musculares, para reconstruir los músculos de las extremidades inferiores del fósil de Australopithecus afarensis AL 288-1, conocido como ‘Lucy’. Crédito: Dra. Ashley Weisman

Luego, Wiseman usó modelos virtuales existentes del esqueleto de Lucy para «remodelar» las articulaciones, es decir, para volver a armar el esqueleto. Este trabajo identificó el eje desde el cual cada articulación podía moverse y rotar, replicando cómo se movían a lo largo de la vida.

Finalmente, se colocaron capas de músculo en la parte superior, según las trayectorias de los mapas musculares humanos recientes, así como pequeñas «cicatrices musculares» discernibles (rastros de contacto muscular detectables en el hueso fosilizado). “Sin la ciencia del acceso abierto, esta investigación no hubiera sido posible”, dijo Weissman.

Estas reconstrucciones ahora pueden ayudar a los científicos a comprender cómo funcionaba este antepasado humano. «La reconstrucción muscular ya se ha utilizado para medir las velocidades de carrera de un T-Rex, por ejemplo», dijo Wiseman. «Al aplicar técnicas similares a los ancestros humanos, queremos revelar el espectro de movimiento físico que impulsó nuestra evolución, incluidas las habilidades que hemos perdido».

Referencia: “Reconstrucción volumétrica tridimensional del músculo”. australopithecus afarensis Pelvis y extremidades, con estimaciones de la presión de las extremidades ”Por Ashley La Wiseman, 14 de junio de 2023 Disponible aquí. Real Sociedad para la Ciencia Abierta.
DOI: 10.1098/rsos.230356