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拇指化石肌肉建模研究表明:灵巧人类拇指起源于200万年前


作者:中国科学报     来源:中国科学报     时间:2021-02-01 14:46

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人类的拇指是一个灵巧的奇迹,它让人们能制作工具、缝衣服和打开罐子。但这种独特的手指是如何以及何时进化的一直是个谜。现在,一项对拇指化石肌肉建模的研究表明,大约200万年前,人类祖先进化出了一种独特的附肢。
未参与该项研究的英国肯特大学古人类学家Tracy Kivell说,该研究是一个“彻底的分析”,但它还处于初级阶段,无法提供确凿的证据。
弄清古代的拇指如何工作并不容易。首先,化石不能保存肌肉,所以之前大多数研究依赖于比较古人近亲的手骨与人类手骨间的相似度来评估其灵巧程度。其次,手骨很小,在化石记录中也相对罕见。然而,相似之处可能具有欺骗性:根据肌肉的连接方式不同,一些骨骼结构相似的物种可能拥有非常不同的握力,反之亦然。
德国图宾根大学古人类学家对各种古代拇指骨化石进行了数字化处理,包括人属的所有物种,以及其他非常相近的物种。研究人员研究了10万年前的两名早期现代人和4名尼安德特人,以及身材矮小的穴居人纳勒迪人(大约30万至25万年前)的骨骼。他们还研究了人类姐妹属——南方古猿,包括阿法种、非洲种和源泉种。
然后,研究人员使用3D计算机软件在化石上数字化重建了一块被称为拇对掌肌的肌肉,它可以让拇指向内弯曲,到达手掌底部。他们模拟了肌肉可能产生的近似力,更大的力相当于更好、更精确的握力——例如拿稳针线或挥动锤子时。
为验证模型,研究人员将同样的方法应用到现代人类和黑猩猩的拇指上。结果显示,模型估计的力量与已知的两个物种的能力相符。
研究人员近日在《当代生物学》上报告说,他们调查的所有人属成员的拇指握力基本上与现代人相同。
研究小组还在南非斯沃特克兰遗址的两个古人类标本中发现了现代外观的拇指,这些标本可追溯到大约200万年前。由于骨骼不完整,没有人能确定它们属于哪个物种或属。研究人员说,不管怎样,这一化石代表了化石记录中已知的最早的类人拇指。
此外,研究小组发现,研究中的其他人类近亲——南方古猿的拇指要弱得多,更接近现代黑猩猩的拇指。南方古猿源泉种有点令人惊讶,它和斯沃特克兰遗址标本一样,可追溯到约200万年前。它像人手一样的比例使许多人相信它可能和人一样灵巧,但效率没有人类高。
研究人员表示,总的来说,这项研究表明现代人类的拇指起源于约200万年前的人属。这可能使远古人类越来越擅长制造石器,并最终超越了其他古人类。
比利时鲁汶大学人类学家和解剖学家Evie Vereecke称赞了该研究方法。但是她说,应该谨慎对待这些发现。“我们知道,灵巧不只来自于一块肌肉。”艾克斯—马赛大学生物力学研究员Laurent Vigouroux也表示,有超过10种不同的肌肉有助于拇指运动,一些物种中拇对掌肌较弱的力量可能会被其他一些肌肉弥补。
尽管如此,Vigouroux和Vereecke都表示,这项研究的基本方法为人类学家提供了一种分析化石肌肉特征的“共同语言”。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.12.041
(原标题:灵巧人类拇指起源于200万年前)
(责任编辑:张晓峰、李军)

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