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化石肌肉建模研究表明：人類靈巧拇指起源于200萬年前

視頻：化石肌肉建模研究表明：人類靈巧拇指起源于200萬年前
（神秘的化石地球uux.cn報道）據(jù)中國科學(xué)報（文樂樂）：人類的拇指是一個靈巧的奇跡，它讓人們能制作工具、肌肉建模縫衣服和打開罐子。研究于萬但這種獨特的表明手指是如何以及何時進化的一直是個謎。現(xiàn)在，人類一項對拇指化石肌肉建模的靈巧研究表明，大約200萬年前，起源人類祖先進化出了一種獨特的年前附肢。
未參與該項研究的化石英國肯特大學(xué)古人類學(xué)家Tracy Kivell說，該研究是肌肉建模一個“徹底的分析”，但它還處于初級階段，研究于萬無法提供確鑿的表明證據(jù)。
弄清古代的人類拇指如何工作并不容易。首先，靈巧化石不能保存肌肉，起源所以之前大多數(shù)研究依賴于比較古人近親的手骨與人類手骨間的相似度來評估其靈巧程度。其次，手骨很小，在化石記錄中也相對罕見。然而，相似之處可能具有欺騙性：根據(jù)肌肉的連接方式不同，一些骨骼結(jié)構(gòu)相似的物種可能擁有非常不同的握力，反之亦然。
德國圖賓根大學(xué)古人類學(xué)家對各種古代拇指骨化石進行了數(shù)字化處理，包括人屬的所有物種，以及其他非常相近的物種。研究人員研究了10萬年前的兩名早期現(xiàn)代人和4名尼安德特人，以及身材矮小的穴居人納勒迪人（大約30萬至25萬年前）的骨骼。他們還研究了人類姐妹屬——南方古猿，包括阿法種、非洲種和源泉種。
然后，研究人員使用3D計算機軟件在化石上數(shù)字化重建了一塊被稱為拇對掌肌的肌肉，它可以讓拇指向內(nèi)彎曲，到達手掌底部。他們模擬了肌肉可能產(chǎn)生的近似力，更大的力相當于更好、更精確的握力——例如拿穩(wěn)針線或揮動錘子時。
為驗證模型，研究人員將同樣的方法應(yīng)用到現(xiàn)代人類和黑猩猩的拇指上。結(jié)果顯示，模型估計的力量與已知的兩個物種的能力相符。
研究人員近日在《當代生物學(xué)》上報告說，他們調(diào)查的所有人屬成員的拇指握力基本上與現(xiàn)代人相同。
研究小組還在南非斯沃特克蘭遺址的兩個古人類標本中發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代外觀的拇指，這些標本可追溯到大約200萬年前。由于骨骼不完整，沒有人能確定它們屬于哪個物種或?qū)佟Ｑ芯咳藛T說，不管怎樣，這一化石代表了化石記錄中已知的最早的類人拇指。
此外，研究小組發(fā)現(xiàn)，研究中的其他人類近親——南方古猿的拇指要弱得多，更接近現(xiàn)代黑猩猩的拇指。南方古猿源泉種有點令人驚訝，它和斯沃特克蘭遺址標本一樣，可追溯到約200萬年前。它像人手一樣的比例使許多人相信它可能和人一樣靈巧，但效率沒有人類高。
研究人員表示，總的來說，這項研究表明現(xiàn)代人類的拇指起源于約200萬年前的人屬。這可能使遠古人類越來越擅長制造石器，并最終超越了其他古人類。
比利時魯汶大學(xué)人類學(xué)家和解剖學(xué)家Evie Vereecke稱贊了該研究方法。但是她說，應(yīng)該謹慎對待這些發(fā)現(xiàn)。“我們知道，靈巧不只來自于一塊肌肉。”艾克斯—馬賽大學(xué)生物力學(xué)研究員Laurent Vigouroux也表示，有超過10種不同的肌肉有助于拇指運動，一些物種中拇對掌肌較弱的力量可能會被其他一些肌肉彌補。
盡管如此，Vigouroux和Vereecke都表示，這項研究的基本方法為人類學(xué)家提供了一種分析化石肌肉特征的“共同語言”。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.12.041
相關(guān)報道：研究稱200萬年前智人祖先的拇指進化出類似于現(xiàn)代人類拇指的靈活性
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：一項新研究表明，類似于今天人類的拇指靈活性在200萬年前就已經(jīng)存在，可能存在于智人屬的一些最早的成員中。這一發(fā)現(xiàn)是迄今為止向握力強大的手進化過渡的最古老證據(jù)，其握力可與人類工具制造者的手相媲美，而后者在大約170萬年前都沒有出現(xiàn)。
Fotios Alexandros Karakostis和Katerina Harvati領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊說，能夠有力地抓握并提高操縱物體的能力的拇指使古智人或與之密切相關(guān)的智人系在進化上比同時代的智人有優(yōu)勢。來自德國圖賓根大學(xué)的古人類學(xué)家發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)滅絕的南方古猿制造和使用石器，但缺乏類似人類的拇指靈活性，從而限制了其工具制造能力。
研究人員用數(shù)字模擬了之前發(fā)現(xiàn)的12個化石類人猿、5個19世紀人類和5只黑猩猩的關(guān)鍵肌肉如何影響拇指運動。 Harvati說，令人驚訝的是，來自南非的大約200萬年前的拇指化石顯示出與現(xiàn)代人類拇指相當?shù)撵`活性和力量。
科學(xué)家們對于南非的發(fā)現(xiàn)是來自早期智人還是羅百氏傍人（Paranthropus robustus），一個在類人猿進化的死胡同分支上的物種存在分歧。但研究人員1月28日在《當代生物學(xué)》雜志上報告說，這些古老化石中的拇指靈巧性與大約33.5萬年前之后出現(xiàn)的智人物種成員中的拇指靈巧性相當。這包括來自歐洲和中東的尼安德特人，以及一種被稱為納萊迪人(Homo naledi)的南非智人，它擁有不同尋常的骨骼特征組合。
相比之下，他們得出結(jié)論，納萊迪人或羅百氏傍人擁有的拇指比三個幾百萬年前的南方古猿物種的拇指更有力，其中兩個物種之前被提議擁有類似人類的手。“南方古猿可能會能夠執(zhí)行大多數(shù)（與工具相關(guān)的）手部動作，但不如人類或我們研究的其他智人物種那么高效，”Harvati說。她認為，南方古猿物種的工具揮舞劇目更接近于現(xiàn)代黑猩猩，它們用樹枝收集白蟻，用石頭敲碎堅果等。
Harvati的團隊超越了過去只關(guān)注古人類手骨的大小和形狀的努力。研究人員利用來自人類和黑猩猩關(guān)于手部肌肉和骨骼在運動時如何相互作用的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個數(shù)字化的三維模型，以重新創(chuàng)建一個關(guān)鍵的拇指肌肉--拇對掌肌-如何附著在拇指基部的骨骼上，并操作以使手指關(guān)節(jié)向手掌和手指彎曲。
加拿大湖首大學(xué)的古人類學(xué)家Matthew Tocheri說，這些關(guān)于古代拇指如何工作的新模型強調(diào)了類人猿手部進化的緩慢性。南方古猿早在大約330萬年前就制造和使用了石器。“但直到200萬年前才看到拇指的重大變化，不久之后，石器在非洲各地變得更加普遍，”他說。
密蘇里大學(xué)哥倫比亞分校的古人類學(xué)家Carol Ward說，Karakostis和Harvati的古代拇指靈巧性的3D模型代表了一個有希望的進步。她補充道，進一步的工作需要研究其他拇指肌肉如何與拇對掌肌相互作用，以影響該數(shù)字如何在不同的類人猿物種中工作。
在一個相關(guān)的發(fā)現(xiàn)中，Ward和她的同事在2014年報告說，來自東非的一個大約142萬年的類人猿手指化石指出了早期出現(xiàn)的類似人類的操縱技能。