A reconstrução muscular em 3D revela que ‘Lucy’ de 3,2 milhões de anos poderia ficar de pé como os humanos modernos

Corte transversal de uma abordagem de modelagem muscular poligonal, guiada por dados de cicatrizes musculares e dados de ressonância magnética. Crédito: Dra. Ashley Weisman

A modelagem digital do tecido mole dos fósseis mitológicos indica que o Australopithecus afarensis possuía pernas fortes e músculos pélvicos adequados para morar em árvores, mas músculos do joelho que permitiam andar totalmente ereto.

Um pesquisador da Universidade de Cambridge reconstruiu digitalmente os tecidos moles perdidos de um ancestral humano primitivo – ou hominídeo – pela primeira vez, revelando a capacidade de ficar de pé como fazemos hoje.

A Dra. Ashley Weisman modelou em 3D a perna e os músculos pélvicos das pernas humanas Australopithecus afarensis Usando a pesquisa “Lucy”: o famoso espécime fóssil descoberto na Etiópia em meados da década de 1970.

Australopithecus afarensis Ele foi um 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.

Um modelo poligonal 3D, guiado por imagens de dados de varredura e cicatrizes musculares, para reconstruir os músculos dos membros inferiores do fóssil AL 288-1 do Australopithecus afarensis, conhecido como ‘Lucy’. Neste modelo, os músculos foram codificados por cores. Crédito: Dra. Ashley Weisman

Paleoantropólogos concordam que Lucy andava sobre duas pernas, mas discordam sobre como ela andava. Alguns argumentaram que ele se movia em uma costela agachada, semelhante aos chimpanzés – nosso ancestral comum – quando caminham sobre duas pernas. Outros acham que sua locomoção era semelhante a andar sobre duas pernas.

A pesquisa nos últimos 20 anos viu um consenso emergir em torno da caminhada totalmente ereta, e o trabalho de Wiseman acrescenta ainda mais peso a isso. Os músculos extensores do joelho de Lucy e a alavancagem que eles permitem confirmam a capacidade de endireitar as articulações do joelho tão bem quanto uma pessoa saudável pode hoje.

“A capacidade de Lucy de andar ereta só pode ser conhecida a partir de uma reconstrução da trajetória e do espaço ocupado pelos músculos dentro do corpo”, disse Wiseman, do Instituto MacDonald de Pesquisa Arqueológica da Universidade de Cambridge.

Vistas completas (abdominal, dorsal, lateral e medial) da abordagem de modelagem muscular poligonal em AL 288-1, onde 36 músculos foram gerados para cada membro inferior. O músculo poligonal de AL 288-1 é mostrado em comparação com o músculo 3D de um humano que foi seccionado a partir dos dados da ressonância magnética. Crédito: Dra. Ashley Weisman

“Agora somos o único animal que pode ficar de pé com os joelhos retos. Os músculos de Lucy indicam que ela era tão hábil em andar sobre duas pernas quanto nós, embora ela também se sinta em casa nas árvores.” uma maneira que não vemos, disse Wiseman, em qualquer organismo hoje.

“Australopithecus afarensis Ele pode ter vagado pelas áreas abertas de pastagens arborizadas, bem como pelas florestas mais densas da África Oriental, cerca de 3 a 4 milhões de anos atrás. As reconstruções musculares de Lucy indicam que ela foi capaz de explorar ambos os habitats de forma eficaz.”

Lucy era uma jovem, com pouco mais de um metro de altura e provavelmente pesava cerca de 28 kg. O cérebro de Lucy teria cerca de um terço do tamanho do nosso.

Para recriar os músculos dos hominídeos, Wiseman começou com alguns humanos vivos. Usando exames de ressonância magnética e tomografia computadorizada das estruturas musculoesqueléticas de mulheres e homens modernos, consegui traçar “caminhos musculares” e construir um modelo musculoesquelético digital.

Um modelo poligonal 3D, guiado por imagens de dados de varredura e cicatrizes musculares, para reconstruir os músculos dos membros inferiores do fóssil AL 288-1 do Australopithecus afarensis, conhecido como ‘Lucy’. Crédito: Dra. Ashley Weisman

Wiseman então usou modelos virtuais existentes do esqueleto de Lucy para “remodelar” as juntas – isto é, para juntar o esqueleto novamente. Este trabalho identificou o eixo a partir do qual cada articulação foi capaz de se mover e girar, replicando como elas se moviam ao longo da vida.

Finalmente, camadas de músculos foram colocadas no topo, com base em trajetórias de mapas musculares humanos recentes, bem como pequenas “cicatrizes musculares” discerníveis (vestígios de contato muscular detectáveis ​​em ossos fossilizados). “Sem a ciência do acesso aberto, esta pesquisa não teria sido possível”, disse Weissman.

Essas reconstruções agora podem ajudar os cientistas a entender como esse ancestral humano funcionava. “A reconstrução muscular já foi usada para medir as velocidades de corrida de um T-Rex, por exemplo”, disse Wiseman. “Ao aplicar técnicas semelhantes aos ancestrais humanos, queremos revelar o espectro do movimento físico que impulsionou nossa evolução – incluindo as habilidades que perdemos”.

Referência: “Reconstrução volumétrica tridimensional do músculo”. Australopithecus afarensis Pélvis e membros, com estimativas de pressão nos membros” Por Ashley La Wiseman, 14 de junho de 2023 Disponível aqui. Sociedade Real para Ciência Aberta.
DOI: 10.1098/rsos.230356