Een internationaal team van wetenschappers heeft de eerste virtuele 3D-reconstructie voltooid van de ribbenkast van het meest complete Neanderthaler-skelet dat tot nu toe is opgegraven. mogelijk nieuw licht werpen op hoe deze oude mens bewoog en ademde.

Het team, waaronder onderzoekers van universiteiten in Spanje, Israël, en de Verenigde Staten, waaronder de Universiteit van Washington, gericht op de thorax - het deel van het lichaam dat de ribbenkast en de bovenste wervelkolom bevat, die een holte vormt om het hart en de longen te huisvesten. Met behulp van CT-scans van fossielen van ongeveer 60, 000 jaar oud mannelijk skelet bekend als Kebara 2, onderzoekers waren in staat om een ​​3D-model van de borstkas te maken - een die verschilt van het al lang bestaande beeld van de borstkas, voorovergebogen 'holbewoner'. De conclusies wijzen op wat misschien een rechtopstaand persoon was met een grotere longcapaciteit en een rechtere ruggengraat dan de moderne mens van vandaag.

De studie is gepubliceerd op 30 oktober in Natuurcommunicatie .

"De vorm van de thorax is de sleutel om te begrijpen hoe Neanderthalers zich in hun omgeving bewogen, omdat het ons informeert over hun ademhaling en evenwicht, " zei Asier Gomez-Olivencia, een Ikerbasque Fellow aan de Universiteit van Baskenland en de hoofdauteur van de studie.

En hoe Neanderthalers zich verplaatsten, zou een directe impact hebben gehad op hun vermogen om te overleven met de middelen die voor hen beschikbaar waren, zei Patricia Kramer, professor in de UW-afdeling Antropologie en corresponderende auteur op het papier.

"Neanderthalers zijn nauw verwant aan ons met complexe culturele aanpassingen die lijken op die van moderne mensen, maar hun fysieke vorm verschilt op belangrijke manieren van ons, "Zei ze. "Door hun aanpassingen te begrijpen, kunnen we ons eigen evolutionaire pad beter begrijpen."

Neanderthalers zijn een type mens dat rond 400 ontstond, 000 jaar geleden, voornamelijk levend van wat tegenwoordig West-Europa is tot Centraal-Azië. Het waren jagers-verzamelaars die in sommige gebieden, in grotten leefden en die verschillende ijstijden hebben doorstaan ​​voordat ze ongeveer 40 uitstierven, 000 jaar geleden. Studies in de afgelopen jaren hebben gesuggereerd dat Neanderthalers en vroege Homo sapiens kruisten, omdat het bewijs van Neanderthaler DNA in veel populaties is opgedoken.

In de afgelopen 150 jaar is Neanderthaler overblijfselen zijn gevonden op veel plaatsen in Europa, Azië en het Midden-Oosten. Dit team werkte met een skelet genaamd Kebara 2, ook wel bekend als "Moshe, " die in 1983 werd gevonden in de Kebara-grot in het Carmel-gebergte in Noord-Israël. Hoewel de schedel ontbreekt, de overblijfselen van het jonge volwassen mannetje worden beschouwd als een van de meest complete Neanderthalers die ooit zijn gevonden. Twee verschillende vormen van datering van de omringende bodem, thermoluminescentie en elektronenspinresonantie, zet de leeftijd ergens tussen 59, 000 en 64, 000 jaar.

Ontdekkingen en studies van andere Neanderthaler overblijfselen in de 19e en vroege 20e eeuw gaven aanleiding tot theorieën en beelden van een stereotype, voorovergebogen holbewoner. Overuren, verder onderzoek verduidelijkte het wetenschappelijk begrip van veel Neanderthaler eigenschappen, maar enige discussie is blijven hangen over de structuur van de thorax, de capaciteit van de longen en aan welke omstandigheden Neanderthalers zich mogelijk hebben kunnen aanpassen, of niet.

In het afgelopen decennium is virtuele reconstructie is meer gemeengoed geworden in de biologische antropologie, legde Kramer uit. De aanpak is bruikbaar bij fossielen zoals de thorax, waar fragiele botten fysieke reconstructie moeilijk en riskant maken.

Bijna twee jaar geleden, hetzelfde onderzoeksteam maakte een virtuele reconstructie van de Kebara 2-wervelkolom, de eerste stap in het actualiseren van theorieën over de Neanderthaler biomechanica. De krant van het team, gepubliceerd in het boek "Human Paleontology and Prehistory, " bevestigde opnieuw de waarschijnlijkheid van een rechtopstaande houding, maar wees op een rechtere ruggengraat dan die van moderne mensen.

Voor dit model van de thorax, onderzoekers gebruikten zowel directe observaties van het Kebara 2-skelet, momenteel gehuisvest aan de Universiteit van Tel Aviv, en medische CT-scans van wervels, ribben en bekkenbeenderen, samen met 3D-software die is ontworpen voor wetenschappelijk gebruik. "Dit was nauwgezet werk, " zei Alon Barash, een docent aan de Bar Ilan Universiteit in Israël. "We moesten elke wervel en alle ribbenfragmenten afzonderlijk CT-scannen en ze vervolgens in 3D opnieuw samenstellen."

Vervolgens gebruikten ze een techniek genaamd morfometrische analyse om de afbeeldingen van Neanderthaler-botten te vergelijken met medische scans van botten van hedendaagse volwassen mannen. "Bij de wederopbouw het was nodig om sommige delen die vervorming vertoonden virtueel te 'knippen' en opnieuw uit te lijnen, en spiegel enkele van degenen die niet zo goed bewaard waren, in spiegelbeeld om een ​​volledige thorax te krijgen, ', zei Gomez-Olivencia.

De reconstructie van de thorax, in combinatie met de eerdere bevinding van het team, toont ribben die in binnenwaartse richting aansluiten op de wervelkolom, de borstholte naar buiten duwen en de wervelkolom iets naar achteren laten kantelen, met weinig van de lumbale curve die deel uitmaakt van de moderne menselijke skeletstructuur. "De verschillen tussen een Neanderthaler en een moderne menselijke thorax zijn opvallend, " zei Markus Bastir, senior onderzoeker aan het Laboratorium voor Virtuele Antropologie van het Nationaal Natuurhistorisch Museum in Spanje.

"De Neanderthaler wervelkolom bevindt zich meer in de thorax, wat zorgt voor meer stabiliteit, "zei Gomez-Olivencia. "Ook, de thorax is breder in het onderste deel." Deze vorm van de ribbenkast suggereert een groter diafragma en dus grotere longcapaciteit.

"De brede onderste thorax van Neanderthalers en de horizontale oriëntatie van de ribben suggereren dat Neanderthalers meer op hun middenrif vertrouwden om te ademen, " zei senior auteur Ella Been van Ono Academic College. "Moderne mensen, anderzijds, vertrouwen zowel op het middenrif als op de uitzetting van de ribbenkast om te ademen. Hier zien we hoe nieuwe technologieën in de studie van fossiele overblijfselen nieuwe informatie opleveren om uitgestorven soorten te begrijpen."

Wat dat betekent voor hoe Kebara 2 leefde, is rijp voor verder onderzoek, aldus Kramer. Hoe ademden Neanderthalers, en voor welke fysieke eisen hadden ze misschien krachtige longen nodig? Wat zegt dat over hoe ze verhuisden, en de omgeving waarin ze leefden? Heeft een van deze fysieke eigenschappen hen min of meer aangepast aan de klimaatverandering?

Het reconstrueren van de thorax was een oefening om helemaal opnieuw te beginnen, opzettelijk proberen te vermijden beïnvloed te worden door theorieën uit het verleden over hoe Neanderthalers eruitzagen of leefden, aldus Kramer.

"Nadenkend over alle permutaties van de verschillende fragmenten, het was als een puzzel zonder alle stukjes. Wat vertellen de stukken ons?" zei ze. "Mensen hebben je verteld dat het op een bepaalde manier zou moeten zijn, maar je wilt zeker weten dat je niet te veel reconstrueert, of het reconstrueren zoals u denkt dat het zou moeten zijn. Je probeert een neutrale benadering te behouden."

Andere auteurs van de studie waren Daniel Garcia-Martinez van het National Museum of Natural History en Mikel Arlegi, van de Universiteit van Baskenland.