化石肌肉建模研究表明：人类灵巧拇指起源于200万年前

化石肌肉建模研究表明：人类灵巧拇指起源于200万年前

视频：化石肌肉建模研究表明：人类灵巧拇指起源于200万年前
（神秘的化石地球uux.cn报道）据中国科学报（文乐乐）：人类的拇指是一个灵巧的奇迹，它让人们能制作工具、肌肉建模缝衣服和打开罐子。研究于万但这种独特的表明手指是如何以及何时进化的一直是个谜。现在，人类一项对拇指化石肌肉建模的灵巧研究表明，大约200万年前，起源人类祖先进化出了一种独特的年前附肢。
未参与该项研究的化石英国肯特大学古人类学家Tracy Kivell说，该研究是肌肉建模一个“彻底的分析”，但它还处于初级阶段，研究于万无法提供确凿的表明证据。
弄清古代的人类拇指如何工作并不容易。首先，灵巧化石不能保存肌肉，起源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
相关报道：研究称200万年前智人祖先的拇指进化出类似于现代人类拇指的灵活性
（神秘的地球uux.cn报道）据cnBeta：一项新研究表明，类似于今天人类的拇指灵活性在200万年前就已经存在，可能存在于智人属的一些最早的成员中。这一发现是迄今为止向握力强大的手进化过渡的最古老证据，其握力可与人类工具制造者的手相媲美，而后者在大约170万年前都没有出现。
Fotios Alexandros Karakostis和Katerina Harvati领导的一个团队说，能够有力地抓握并提高操纵物体的能力的拇指使古智人或与之密切相关的智人系在进化上比同时代的智人有优势。来自德国图宾根大学的古人类学家发现，现在已经灭绝的南方古猿制造和使用石器，但缺乏类似人类的拇指灵活性，从而限制了其工具制造能力。
研究人员用数字模拟了之前发现的12个化石类人猿、5个19世纪人类和5只黑猩猩的关键肌肉如何影响拇指运动。 Harvati说，令人惊讶的是，来自南非的大约200万年前的拇指化石显示出与现代人类拇指相当的灵活性和力量。
科学家们对于南非的发现是来自早期智人还是罗百氏傍人（Paranthropus robustus），一个在类人猿进化的死胡同分支上的物种存在分歧。但研究人员1月28日在《当代生物学》杂志上报告说，这些古老化石中的拇指灵巧性与大约33.5万年前之后出现的智人物种成员中的拇指灵巧性相当。这包括来自欧洲和中东的尼安德特人，以及一种被称为纳莱迪人(Homo naledi)的南非智人，它拥有不同寻常的骨骼特征组合。
相比之下，他们得出结论，纳莱迪人或罗百氏傍人拥有的拇指比三个几百万年前的南方古猿物种的拇指更有力，其中两个物种之前被提议拥有类似人类的手。“南方古猿可能会能够执行大多数（与工具相关的）手部动作，但不如人类或我们研究的其他智人物种那么高效，”Harvati说。她认为，南方古猿物种的工具挥舞剧目更接近于现代黑猩猩，它们用树枝收集白蚁，用石头敲碎坚果等。
Harvati的团队超越了过去只关注古人类手骨的大小和形状的努力。研究人员利用来自人类和黑猩猩关于手部肌肉和骨骼在运动时如何相互作用的数据，构建了一个数字化的三维模型，以重新创建一个关键的拇指肌肉--拇对掌肌-如何附着在拇指基部的骨骼上，并操作以使手指关节向手掌和手指弯曲。
加拿大湖首大学的古人类学家Matthew Tocheri说，这些关于古代拇指如何工作的新模型强调了类人猿手部进化的缓慢性。南方古猿早在大约330万年前就制造和使用了石器。“但直到200万年前才看到拇指的重大变化，不久之后，石器在非洲各地变得更加普遍，”他说。
密苏里大学哥伦比亚分校的古人类学家Carol Ward说，Karakostis和Harvati的古代拇指灵巧性的3D模型代表了一个有希望的进步。她补充道，进一步的工作需要研究其他拇指肌肉如何与拇对掌肌相互作用，以影响该数字如何在不同的类人猿物种中工作。
在一个相关的发现中，Ward和她的同事在2014年报告说，来自东非的一个大约142万年的类人猿手指化石指出了早期出现的类似人类的操纵技能。