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3D 肌肉重建证实，320 万年前的人类祖先“露西”可直立行走

IT之家 6 月 14 日消息，剑桥大学的一位研究者首次利用数字技术重建了一种早期人类祖先的肌肉结构，发现这种生物能像我们一样直立行走，这项研究近日发表在《皇家学会开放科学》杂志上。

研究者阿什莉・威斯曼博士使用了“露西”的扫描数据，重建了这只 3.2 百万年前的南方古猿的下肢和骨盆肌肉。南方古猿是一种生活在东非的早期人类物种，它们比我们矮小，有类似猿类的面部和较小的大脑，但能够用两条腿行走，适应了树木和草原两种生活环境，帮助这个物种生存了近一百万年。

“露西”是南方古猿中最完整的化石之一，1970 年代中期在埃塞俄比亚被发现，有 40% 的骨骼被保存下来。威斯曼博士利用了近年来公开发布的关于“露西”化石的数据，创建了这只古老人类祖先的下体肌肉结构的三维模型。

威斯曼博士重建了每条腿上的 36 块肌肉，发现“露西”的大部分肌肉都比现代人类要大得多，在腿部占据的空间也更大。例如，“露西”的小腿和大腿上的主要肌肉比现代人类大两倍多，因为我们的脂肪和肌肉比例要高得多。“露西”的大腿中有 74% 是肌肉，而人类只有 50%。

古人类学家们都认为“露西”是双足行走的，但对于她走路的方式有不同的看法。有些人认为她像黑猩猩那样弯着腰摇摇晃晃地走路，也有些人认为她的行走方式更接近我们人类的直立行走。过去 20 年的研究已经开始形成一个共识：“露西”是直立行走。威斯曼博士的工作为这一观点提供了进一步的支持，“露西”的膝关节伸展肌和它们能提供的杠杆作用证实了她能像健康人一样将膝关节伸直。

威斯曼博士说：“‘露西’能否直立行走只能通过重建肌肉在身体内部所占据的路径和空间来判断。我们现在是唯一能够用直立姿势站立并伸直膝盖的动物。‘露西’的肌肉表明她在双足行走方面和我们一样擅长，同时可能也擅长在树上生活。‘露西’可能以一种我们今天没有看到过的方式行走和移动。”

威斯曼博士说：“南方古猿在大约 300 万到 400 万年前生活在东非的开阔的林草地和更密集的森林中。‘露西’的肌肉重建表明她能够有效地利用这两种栖息地。”

IT之家查询了解到，“露西”是一只年轻的成年个体，身高刚过一米，体重大约 28 公斤，大脑大约是我们的三分之一。为了重建这种人类祖先的肌肉，威斯曼博士通过对现代女性和男性的肌肉和骨骼结构进行 MRI 和 CT 扫描，绘制出“肌肉路径”并建立数字肌肉骨骼模型。

然后，威斯曼博士使用了现有的“露西”骨骼的虚拟模型来“重新连接”关节，也就是把骨骼重新拼合起来。这项工作确定了每个关节能够移动和旋转的轴心，复制了它们在生活中的移动方式。最后，在现代人类肌肉路径和化石上可辨认的少量“肌肉疤痕（在化石骨骼上检测到的肌肉连接痕迹）”的指导下，将肌肉层层叠加在上面。

威斯曼博士说：“没有开放获取的科学数据，这项研究就不可能进行。这些重建可以帮助科学家们了解这种人类祖先是如何行走的。肌肉重建已经被用来估算暴龙等恐龙的奔跑速度，通过将类似的技术应用于人类祖先，我们想要揭示推动我们进化的物理运动的范围，包括那些我们已经失去的能力。”