Una sección transversal del enfoque de modelado muscular poligonal, guiado por cicatrices musculares y datos de resonancia magnética. Crédito: Dra. ashleigh sabio

El modelado digital del tejido blando del legendario fósil sugiere que Australopithecus afarensis tenía piernas poderosas y músculos pélvicos adecuados para vivir en los árboles, pero músculos en las rodillas que le permitían caminar completamente erguido.

Un investigador de la Universidad de Cambridge ha reconstruido digitalmente el tejido blando que faltaba de un antepasado humano u homínido primitivo por primera vez, revelando la capacidad de mantenerse erguido como hoy.

el medico Ashleigh Wiseman modeló en 3D los músculos de las piernas y la pelvis de los homínidos australopithecus afarensis utilizando escaneos de ‘Lucy’: el famoso espécimen fósil descubierto en Etiopía a mediados de la década de 1970.

australopithecus afarensis era un 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.

Un modelo poligonal 3D, guiado por datos de escaneo de imágenes y cicatrices musculares, que reconstruye los músculos de las extremidades inferiores del fósil AL 288-1 de Australopithecus afarensis, conocido como ‘Lucy’. En este modelo, los músculos estaban codificados por colores. Crédito: Dra. ashleigh sabio

Los paleoantropólogos están de acuerdo en que Lucy era bípeda, pero no están de acuerdo en cómo caminaba. Algunos han argumentado que se movía agachada, similar a los chimpancés, nuestro ancestro común, cuando caminan sobre dos piernas. Otros creen que su movimiento estaba más cerca de nuestro propio bipedalismo vertical.

La investigación en los últimos 20 años ha visto cómo comienza a surgir un consenso para caminar completamente erguido, y el trabajo de Wiseman agrega más peso a eso. Los músculos extensores de la rodilla de Lucy, y el efecto de palanca que permitirían, confirman la capacidad de enderezar las articulaciones de la rodilla tanto como lo puede hacer una persona sana en la actualidad.

«La capacidad de Lucy para caminar erguida solo puede conocerse mediante la reconstrucción del camino y el espacio que ocupa un músculo dentro del cuerpo», dijo Wiseman, del Instituto McDonald para la Investigación Arqueológica de la Universidad de Cambridge.

Vistas completas (ventral, dorsal, lateral y medial) del enfoque de modelado muscular poligonal en AL 288-1, en el que se crearon 36 músculos por miembro inferior. Los músculos poligonales de AL 288-1 se muestran en comparación con los músculos humanos en 3D que se segmentaron a partir de datos de resonancia magnética. Crédito: Dra. ashleigh sabio

“Ahora somos el único animal que puede pararse con las rodillas rectas. Los músculos de Lucy sugieren que era tan experta en bipedismo como nosotros, aunque posiblemente también se sintiera cómoda entre los árboles. Lucy probablemente caminó y se movió de una manera que no vemos en ninguna especie viva hoy en día», dijo Wiseman.

“australopithecus afarensis habría vagado por áreas de pastizales boscosos abiertos, así como bosques más densos en el este de África, hace unos 3 a 4 millones de años. Estas reconstrucciones de los músculos de Lucy sugieren que ella habría podido explorar ambos hábitats de manera efectiva».

Lucy era una adulta joven, medía un poco más de cuatro pies de altura y probablemente pesaba alrededor de ochenta libras. El cerebro de Lucy sería aproximadamente un tercio del tamaño del nuestro.

Para recrear los músculos de este homínido, Wiseman comenzó con algunos humanos vivos. Usando resonancias magnéticas y tomografías computarizadas de las estructuras musculares y óseas de una mujer y un hombre modernos, pudo mapear las «vías musculares» y construir un modelo musculoesquelético digital.

Un modelo poligonal 3D, guiado por datos de escaneo de imágenes y cicatrices musculares, que reconstruye los músculos de las extremidades inferiores del fósil AL 288-1 de Australopithecus afarensis, conocido como ‘Lucy’. Crédito: Dra. ashleigh sabio

Luego, Wiseman usó modelos virtuales existentes del esqueleto de Lucy para «rearticular» las articulaciones, es decir, volver a armar el esqueleto. Este trabajo definió el eje desde el cual cada articulación podía moverse y rotar, replicando cómo se movían durante la vida.

Finalmente, los músculos se colocaron en capas en la parte superior, según las rutas de los mapas de músculos humanos modernos, así como las pocas «cicatrices musculares» discernibles (los rastros de conexión muscular detectables en los huesos fosilizados). «Sin la ciencia de acceso abierto, esta investigación no habría sido posible», dijo Wiseman.

Estas reconstrucciones ahora pueden ayudar a los científicos a comprender cómo caminaba este antepasado humano. «Las reconstrucciones musculares ya se han utilizado para medir la velocidad de carrera de un T-Rex, por ejemplo», dijo Wiseman. «Al aplicar técnicas similares a los humanos antiguos, queremos revelar el espectro de movimiento físico que impulsó nuestra evolución, incluidas las capacidades que hemos perdido».

Referencia: “Reconstrucción muscular volumétrica tridimensional del australopithecus afarensis pelvis y extremidades, con estimaciones del apalancamiento de las extremidades” por Ashleigh LA Wiseman, 14 de junio de 2023, Sociedad Real de Ciencias Abiertas.
DOI: 10.1098/rsos.230356