Wie eine 3,2 Millionen Jahre alte menschliche Verwandte namens Lucy ging

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Als 1974 in Äthiopien die Überreste eines frühen menschlichen Vorfahren gefunden wurden, bot die Entdeckung einen beispiellosen Einblick in eine Art, die Millionen von Jahren lebte, bevor der Mensch die Erde besiedelte.

Das seltene Fossil, das 40 % des Skeletts eines weiblichen Australopithecus afarensis darstellt, wurde nach dem Beatles-Song „Lucy in the Sky With Diamonds“ „Lucy“ genannt.

Jetzt nutzen Forscher das Skelett, um herauszufinden, wie sich dieser alte menschliche Verwandte vor 3,2 Millionen Jahren bewegte. Die Ergebnisse der Studie wurden am Dienstag in der Fachzeitschrift Royal Society Open Science veröffentlicht.

Lucy war kleiner als der durchschnittliche Mensch, erreichte eine Körpergröße von etwa 3,3 Fuß (1 Meter), hatte ein affenähnliches Gesicht und ein Gehirn, das etwa ein Drittel so groß war wie ein menschliches Gehirn.

Die Analyse von Lucys Fossil in den letzten 20 Jahren ergab, dass sie und andere ihrer Spezies aufrecht gingen. Aber die leitende Studienautorin Dr. Ashleigh LA Wiseman, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Cambridge im Vereinigten Königreich, wollte noch einen Schritt weiter gehen und einen Teil von Lucy nachbilden, der nicht versteinerte: ihre Muskeln.

„Der entscheidende Aspekt dessen, was uns zu Menschen macht, ist die Fähigkeit, auf zwei Beinen zu gehen, aber darüber, wie und warum sich dies entwickelt hat, wird seit langem diskutiert“, sagte Wiseman, der Leverhulme Trust Early Career Fellow und Isaac Newton Trust Fellow ist am McDonald Institute for Archaeological Research.

„Mit den jüngsten Fortschritten in der Computermodellierung ist es nun möglich, diese Fragen zu untersuchen. Natürlich bleiben uns im Fossilienbestand die bloßen Knochen übrig. Aber Muskeln beleben den Körper – sie ermöglichen das Gehen, Laufen, Springen und sogar Tanzen. Wenn wir also verstehen wollen, wie sich unsere Vorfahren bewegten, müssen wir zunächst ihre Weichteile rekonstruieren.“

Die Untersuchung von Fossilien des Australopithecus afarensis kann Einblicke in die Entwicklung des Bipedalismus, also des aufrechten Gehens, und in die Entstehungszeit bei frühen menschlichen Vorfahren geben. Wisemans Rekonstruktionen von Lucys Muskeln könnten auch verwendet werden, um zu bestimmen, wie Lucy sich auf andere Weise bewegte.

Wiseman und ihre Kollegen entwickelten eine Methode namens „Polygonale Muskelmodellierung“ und verwendeten sie zunächst zur Rekonstruktion der fehlenden Weichteile ausgestorbener Reptilien namens Archosaurier, die vor 247 Millionen Jahren lebten.

Dann wandte Wiseman die gleiche Methode zum ersten Mal bei Lucy an, um die Form und Größe ihrer Muskeln zu verstehen und zu verstehen, wie sie diese zur Bewegung einsetzte, und beurteilte, ob es sich um das geduckte Watscheln eines aufrechten Schimpansen oder um die Haltung eines Menschen handelte.

Wiseman nutzte Scans von Lucys Fossil und Daten von Menschen, um ein dreidimensionales Modell der Bein- und Beckenmuskulatur von Australopithecus afarensis zu erstellen. Nachdem der Forscher Daten aus MRT- und CT-Scans von Muskel- und Knochenstrukturen moderner Menschen gesammelt hatte, erstellte er digital ein Muskel-Skelett-Modell.

Anschließend nutzte sie Scans von Lucys Fossil, um zu bestimmen, wie ihre Gelenke im Leben artikuliert und bewegt wurden. Wiseman hat 36 Muskeln in jedem Bein geschichtet, indem er die „Muskelkarte“ aus modernen menschlichen Daten in Kombination mit „Muskelnarben“ oder den erkennbaren Spuren von Muskelverbindungen verwendet hat, die in Fossilien nachweisbar sind.

Lucys Skelett unterscheidet sich vom Menschen, weil sie kürzere Beine und ein eher plattenförmiges Becken hatte (von oben nach unten gesehen).

Wisemans Modell zeigte, dass der Oberschenkel eines modernen Menschen zwar zu etwa 50 % aus Muskelmasse bestand und der Rest aus Fett und Knochen bestand, Lucys Oberschenkel jedoch zu fast 75 % aus Muskeln bestand. Insgesamt waren Lucys Beinmuskeln viel größer und nahmen mehr Platz ein als die des modernen Menschen.

„Lucy lebte vor 3,2 Millionen Jahren in der afrikanischen Savanne. Sie hätte über unebenes Gelände laufen und eine Mischung aus bewaldeten Umgebungen und offenem Grasland erkunden müssen“, sagte Wiseman.

„Größere Muskelmasse bedeutet normalerweise eine größere Muskelkraft, und es ist nicht überraschend, dass die Rekonstruktionen von Lucys Muskeln zeigen, dass sie über eine größere Muskelmasse als ein Mensch verfügte, was es ihr ermöglichte, sich frei zwischen diesen verschiedenen Umgebungen zu bewegen.“

Aufrecht stehen

Paläoanthropologen haben sich über Lucys Haltung gewundert, weil sich ihr Skelett vom modernen Menschen unterscheidet.

Menschen haben einen stabilen Stand mit vollständig gestreckten Beinen, aber wenn Schimpansen aufrecht stehen, können sie ihre Beine nicht strecken. Aufgrund ihrer gebeugten Hüfte und Knie gehen sie in geduckter Haltung, weshalb Schimpansen überwiegend auf allen Vieren laufen.

Das 3D-Modell zeigte, dass die Hebelwirkung von Lucys Kniestreckmuskeln dazu führte, dass sie wie moderne Menschen aufrecht stehen konnte.

„Ich war sehr überrascht, dass die Kniestrecker (die Muskeln, die ein gerades Knie erzeugen und aufrechterhalten, wenn man aufrecht steht) so vergleichbar mit denen des Menschen sind“, sagte Wiseman. „Das bedeutet, dass Lucy genauso effizient stehen und gehen konnte wie wir.“

Australopithen wie Lucy lebten in einer Umgebung, die sowohl offenes Grasland als auch dichte Wälder umfasste, und ihre Körper waren so angepasst, dass sie sowohl auf dem Boden als auch in Bäumen gedeihen konnten.

„Lucy ging und bewegte sich wahrscheinlich auf eine Weise, die wir heute bei keiner lebenden Spezies sehen“, sagte Wiseman.

„Wenn Lucy genau wie wir ein Zweibeiner wäre und ausschließlich auf zwei Beinen ging, dann sollte sie sich auf ähnliche Weise bewegen können wie wir“, sagte Wiseman.