Rekonstruksi otot 3D mengungkapkan ‘Lucy’ berusia 3,2 juta tahun dapat berdiri tegak seperti manusia modern

Penampang pendekatan pemodelan otot poligonal, dipandu oleh data jaringan parut otot dan data pencitraan resonansi magnetik. Kredit: Dr. Ashley Weisman

Pemodelan digital dari jaringan lunak fosil mitologi menunjukkan bahwa Australopithecus afarensis memiliki otot kaki dan panggul yang kuat yang cocok untuk tinggal di pohon, tetapi otot lutut memungkinkan berjalan tegak sepenuhnya.

Seorang peneliti Universitas Cambridge telah secara digital merekonstruksi jaringan lunak yang hilang dari salah satu nenek moyang manusia pertama – atau hominin – untuk pertama kalinya, mengungkapkan kemampuan untuk berdiri tegak seperti yang kita lakukan sekarang.

Dr. Ashley Weisman memiliki model 3D kaki dan otot panggul kaki manusia Australopithecus afarensis Menggunakan survei “Lucy”: spesimen fosil terkenal ditemukan di Ethiopia pada pertengahan 1970-an.

Australopithecus afarensis Dia adalah manusia purba[{” 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.

Model poligonal 3D, dipandu oleh pencitraan data pemindaian dan jaringan parut otot, untuk merekonstruksi otot tungkai bawah fosil Australopithecus afarensis AL 288-1, yang dikenal sebagai ‘Lucy’. Dalam model ini, otot diberi kode warna. Kredit: Dr. Ashley Weisman

Ahli paleoantropologi setuju bahwa Lucy berjalan dengan dua kaki, tetapi mereka tidak setuju dengan caranya berjalan. Beberapa orang berpendapat bahwa ia bergerak dengan tulang rusuk yang berjongkok, mirip dengan simpanse — nenek moyang kita yang sama — ketika mereka berjalan dengan dua kaki. Yang lain berpikir bahwa penggeraknya mirip dengan berjalan dengan dua kaki.

Penelitian dalam 20 tahun terakhir telah melihat konsensus muncul seputar berjalan tegak sepenuhnya, dan karya Wiseman menambah bobotnya. Otot ekstensor lutut Lucy, dan daya ungkit yang dimungkinkannya, mengonfirmasi kemampuan untuk meluruskan sendi lutut sebaik yang bisa dilakukan orang sehat saat ini.

“Kemampuan Lucy untuk berjalan tegak hanya dapat diketahui dari rekonstruksi lintasan dan ruang yang ditempati oleh otot-otot di dalam tubuh,” kata Wiseman, dari Institut Penelitian Arkeologi MacDonald Universitas Cambridge.

Tampilan lengkap (perut, dorsal, lateral, dan medial) dari pendekatan pemodelan otot poligonal di AL 288-1, di mana 36 otot dihasilkan untuk setiap tungkai bawah. Otot poligonal AL 288-1 ditampilkan dibandingkan dengan otot 3D manusia yang dipotong dari data pemindaian MRI. Kredit: Dr. Ashley Weisman

“Kita sekarang satu-satunya hewan yang bisa berdiri tegak dengan lutut lurus. Otot Lucy menunjukkan bahwa dia mahir berjalan dengan dua kaki seperti kita, sementara dia juga cenderung betah di pepohonan.” cara yang tidak kita lihat, kata Wiseman, dalam organisme mana pun saat ini.

“Australopithecus afarensis Mungkin telah menjelajahi daerah padang rumput berhutan terbuka serta hutan lebat di Afrika Timur sekitar 3 sampai 4 juta tahun yang lalu. Rekonstruksi otot Lucy menunjukkan bahwa dia mampu mengeksploitasi kedua habitat secara efektif.”

Lucy adalah seorang wanita muda, tingginya lebih dari satu meter dan beratnya mungkin sekitar 28 kg. Otak Lucy kira-kira sepertiga ukuran otak kita.

Untuk menciptakan kembali otot hominin, Wiseman memulai dengan beberapa manusia hidup. Dengan menggunakan pemindaian MRI dan CT dari struktur muskuloskeletal wanita dan pria modern, saya dapat memplot “jalur otot” dan membangun model muskuloskeletal digital.

Wiseman kemudian menggunakan model virtual kerangka Lucy yang ada untuk “membentuk kembali” persendiannya—yaitu, menyatukan kembali kerangka itu. Karya ini mengidentifikasi sumbu dari mana setiap sendi dapat bergerak dan berputar, mereplikasi bagaimana mereka bergerak sepanjang hidup.

Akhirnya, lapisan-lapisan otot dilapisi di atasnya, berdasarkan lintasan dari peta otot manusia baru-baru ini, serta ‘luka parut otot’ kecil yang dapat dilihat (jejak kontak otot yang dapat dideteksi pada tulang yang membatu). “Tanpa ilmu akses terbuka, penelitian ini tidak akan mungkin terjadi,” kata Weissman.

Rekonstruksi ini sekarang dapat membantu para ilmuwan memahami bagaimana nenek moyang manusia ini berfungsi. “Rekonstruksi otot telah digunakan untuk mengukur kecepatan lari T-Rex, misalnya,” kata Wiseman. “Dengan menerapkan teknik serupa pada nenek moyang manusia, kami ingin mengungkap spektrum gerakan fisik yang mendorong evolusi kita – termasuk kemampuan yang telah hilang dari kita.”

Referensi: “Rekonstruksi volumetrik otot tiga dimensi.” Australopithecus afarensis Panggul dan Anggota Badan, dengan Perkiraan Tekanan Anggota Tubuh ”Oleh Ashley La Wiseman, 14 Juni 2023 Tersedia Di Sini. Royal Society untuk Sains Terbuka.
DOI: 10.1098/rsos.230356