Vísindamenn endurgera stafrænt andlit 3,67 milljón ára gamallar steingervingar úr mönnum með röntgentækni

Alþjóðlegi hópur vísindamanna náði fyrsta flokki í fornfræði með því að endurskapa andlitsbyggingu sýnisins sem kallast Little Foot á stafrænan hátt. Australopithecus steingervingurinn, dagsettur 3,67 milljón ára gamall, táknar eina fullkomnustu beinagrind sem fundist hefur í sögu þróunarvísinda og veitir mikilvæg gögn um ætterni hominida.

Nákvæm vinna þurfti að nota mjög nákvæman búnað til að snúa við skemmdum af völdum tíma og jarðfræðilegs álags. Tæknin sem beitt var gerði það að verkum að hægt var að sigrast á eðlisfræðilegum takmörkunum steingerða efnisins, sem var verulega vansköpuð eftir árþúsundir að vera grafinn í grýttu seti á meginlandi Afríku.

Sýndarhöfuðkúpubataferlið fól í sér mjög flókin skref öfugverkfræði og þrívíddarskönnun, þar á meðal eftirfarandi tæknilegar aðgerðir:

– Uppbygging Mapeamento með röntgenmyndatöku í samstillingu ljósa.

– Processamento af gögnum í ofurtölvur til að samræma smásjá beinbrot.

– Criação af sýndarlíkani sem varðveitir heilleika upprunalega steingervingsins án þess að hætta sé á líkamlegum skemmdum.

Niðurstaða þessarar tæknilegu íhlutunar veitir áður óþekktan gagnagrunn fyrir alþjóðlegt vísindasamfélag. Upplýsingarnar sem unnar eru úr þrívíddarlíkaninu opna nýjar leiðir til að skilja líffærafræði, burðarlíffræði og lifunarvenjur fornra prímata.

Uppgötvun í hellum Sterkfontein og langt útdráttarferli

Steingervingurinn, sem vísindalega er skráður sem StW 573, var upphaflega auðkenndur á tíunda áratugnum af steingervingafræðingnum Ronald Clarke. Nákvæm staðsetning fundsins átti sér stað í hellasamstæðu Sterkfontein, svæði África af Sul sem er viðurkennt um allan heim fyrir mikla auð af forsögulegum steingervingaskrám.

Að fjarlægja beinagrindina krafðist áframhaldandi átaks sem spannaði um það bil tveggja áratuga vettvangsvinnu. Mikil viðkvæmni beinanna, innbyggð í mjög hörðu kalksteinsbreccia fylki, krafðist skurðaðgerða til að forðast sundurliðun á sögulegu efni við brottnám.

Mikil aðgát við útdrátt leiddi til varðveislu um það bil 90% af upprunalegri beinagrind einstaklingsins. Este heilleikastig umbreytir sýninu í grundvallaratriði fyrir nákvæma rannsókn á þróunarlegum umskiptum og eðliseiginleikum íbúa í suðurhluta álfunnar.

Líkamlegar takmarkanir og þörf fyrir háþróaða tæknilega inngrip

Höfuðkúpa hominidsins þjáðist af alvarlegu ferli við að mylja og tilfæra hluti hennar á milljónum ára. Áframhaldandi þyngd setlaga sem safnaðist upp í hellinum breytti upphaflegri formgerð andlitsins verulega og skapaði flókna áskorun fyrir beina líffæragreiningu.

Með hliðsjón af ástandi varðveislu efnisins útilokuðu sérfræðingar algjörlega allar tilraunir til hefðbundinnar líkamlegrar endurreisnar. Handvirk meðhöndlun á beinbrotunum skapaði óviðunandi hættu á óafturkræfri eyðileggingu á einni mikilvægustu uppgötvun nútíma steingervingafræði, sem krafðist annarra aðferða.

Leia Tambem

Ný útgáfa af samanbrjótanlegum snjallsíma færir keppendum Vetrarleikanna gulláferð

Tim Cook sýnir nýjar iPhone og iPod frumgerðir í tilefni af fimmtíu ára afmæli Apple

Oppo kynnir formlega Find X9 Ultra um allan heim með Hasselblad linsum og öflugri rafhlöðu

Lausnin sem þverfaglega teymið fann fól í sér að flytja gögn, en ekki efnislega steingervinginn, til fremstu rannsóknarmiðstöðva. Aðalskönnunin var framkvæmd árið 2019 í Diamond Light Source aðstöðunni, sem staðsett er við Reino Unido, með mjög sterkum ljósgeislum til að komast í gegnum þéttleika efnisins.

Búnaðurinn framkallaði myndir með glæsilegri upplausn upp á 21 míkron, fangar innri smáatriði sem eru ósýnileg með berum augum. Afkastamiklu tölvukerfi var síðan falið að vinna úr terabætum upplýsinga til að nánast endurstilla hvert bein í rétta líffærafræðilega uppsetningu í þrívíðu rými.

Formfræðileg greining og samanburður við aðrar hominín tegundir

Hin fullkomna stafræna endurbygging leiddi í ljós hlutföll og líffærafræðilega eiginleika sem endurskilgreina skilning á fjölbreytileika tegundarinnar. Andlit Little Foot hefur víddir og byggingarlíffræði sem færa það verulega nær sýnum af Australopithecus sem áður fannst á África Oriental svæðinu. Estudos geometrísk formfræði, byggð á staðfræðilegum kennileitum og nákvæmum línulegum mælingum, staðsetja höfuðkúpuform þessa steingervings á svæði sem líkist prímatahópum samtímans, eins og ættkvíslunum Pan og Pongo. Esta formfræðileg niðurstaða varpar ljósi á margbreytileika í þróun sem er mun meiri en fyrri kenningar sem gerðar hafa verið fyrir einangraða íbúa í suðurhluta África, sem gefur til kynna mögulega flæðiflæði eða samhliða aðlögun á mismunandi svæðum álfunnar.

Krossvísun gagna við aðra þekkta suður-afríska steingervinga, eins og sýni Sts 5, sýnir sláandi svæðisbundin breytileika í andlitsbyggingu innan ættkvíslarinnar Australopithecus sjálfrar. Arkitektúr brautarsvæðisins gefur til kynna að það hafi gengið í gegnum mikinn sértækan og aðlögunarþrýsting á þróunarferlinu, sem mótaði hvernig tegundin hafði samskipti við umhverfið. Aðgangur að þessum mikilvægu svæðum, nátengd mikilvægum aðgerðum eins og sjón, öndun og tyggingu, var aðeins mögulegur þökk sé meðhöndlun þrívíddarlíkansins. Tæknin gerir kleift að framkvæma sýndarþversnið og nákvæmar innri mælingar án þess að þörf sé á eyðileggjandi íhlutun í upprunalega efnið, sem tryggir heilleika steingervingararfsins fyrir komandi kynslóðir vísindamanna.

Vísbendingar um tvífætta og aðlögun að forsögulegu umhverfi

Næstum heill beinagrind gefur óumdeilanlegar efnislegar vísbendingar um getu til tvífætta hreyfingar meðal fyrstu hominida sem bjuggu África og Sul. Lífvélafræðileg greining á neðri beinbyggingu sýnir skýra aðlögun fyrir upprétta göngu, sem er lykilatriði í þróunarlegum aðskilnaði milli mannkyns og annarra jarðöpa. Simultaneamente, líffærafræði efri útlima og liðamóta varðveitir formfræðilega eiginleika sem gefa til kynna ótrúlega hæfileika til að klifra tré á skilvirkan hátt. Esta sambland af hreyfingu á jörðu niðri og handlagni í trjábúum bendir til mjög fjölhæfrar lifunarstefnu, sem gerir tegundinni kleift að kanna mismunandi vistfræðilegar sessir, forðast stór rándýr og fá aðgang að fjölbreyttari fæðuauðlindum sem til eru í umbreytingarumhverfinu milli þéttra skóga og opinna savanna sem einkenndu svæðið fyrir meira en þremur milljónum ára.

Alþjóðlegt samstarf á sviði steingervingafræði

Árangur þessarar vísindarannsóknar var háður myndun alþjóðlegs hóps sem safnaði saman sérfræðiþekkingu rannsóknastofnana frá França, África, Sul og Reino Unido. Samþætting ólíkra fræðigreina, allt frá byggingarjarðfræði til háþróaðrar tölvunarfræði, setur nýjan aðferðafræðilegan staðal fyrir meðhöndlun fornleifafunda sem hafa mikið sögulegt gildi og afar viðkvæmt.

Lýðræðisvæðing gagna og aðgangur til framtíðarrannsókna

Þrívíddarlíkanið sem teymi sérfræðinganna myndaði var gert aðgengilegt á opnum kerfum sem miða að hinu alþjóðlega fræðasamfélagi. Esta frumkvæði tryggir að vísindamenn um allan heim geti framkvæmt sjálfstæðar rannsóknir og prófað nýjar tilgátur um líffræði Australopithecus án þess að þurfa að ferðast.

Stafræn varðveisla sýnishornsins tryggir að upplýsingar séu aðgengilegar, jafnvel þó að upprunalega steingervingurinn komi upp. Gagnagrunnurinn þjónar sem varanlegt, óbreytanlegt skjalasafn með nákvæmum líffærafræðilegum eiginleikum einstaklingsins við uppgötvun þeirra og síðari enduruppbyggingu rannsóknarstofu.

Hlutverk tækni við að varðveita sögulegan arf

Notkun synchrotron röntgenmyndatöku gjörbyltar því hvernig vísindi takast á við viðkvæma og óbætanlega gripi í dag. Hæfni til að rannsaka innviði þéttra mannvirkja án beinna líkamlegrar snertingar útilokar áhættuna sem tengist hefðbundinni vélrænni og efnafræðilegri meðhöndlun sem notuð var á undanförnum áratugum.

Verkið sem unnið var með Little Foot höfuðkúpunni staðfestir mikilvægi Sterkfontein hellasamstæðunnar sem grundvallar geymsla þróunarfræðilegra sönnunargagna. Sambandið á milli klassískrar steingervingafræði og nýjustu stafrænu tækjanna heldur áfram að veita nákvæmar upplýsingar um formgerð fornra íbúa plánetunnar.