一场持续数十年的争论,因新下背部化石的发现而得到解决。
这些发现表明,早期人科动物上肢像猿一样攀爬,下肢像人类一样行走;为我们了解古代祖先提供了新的见解。
这些化石与此前发现的椎骨相结合,构成了早期人科化石记录中最完整的下背部之一。
新的下背部化石是解决这一持续数十年争论的“缺失环节”,证明早期人科动物上肢像猿一样攀爬,下肢像人类一样行走。
新腰椎的发现来自一个人类近亲个体的下背部,该近亲为 Australopithecus sediba,以及来自南非马拉帕同一雌性个体的其他椎骨部分,与此前发现的椎骨一道,构成了早期人科化石记录中有史以来最完整的下背部之一。
研究人员于2015年在马拉帕遗址附近一条采矿运输道的挖掘过程中发现了这些化石。该遗址位于南非约翰内斯堡西北方,属于“人类摇篮”世界遗产地。
马拉帕是2008年由威特沃特斯兰德大学的李·伯格(Lee Berger)及其当时九岁的儿子马修(Matthew)发现首批遗骸的地点,这些遗骸后来被确定为一个新的古人类近亲物种,并被命名为 Australopithecus sediba。
该遗址的化石年代约为距今两百万年。本研究中描述的椎骨是在一种名为角砾岩的固结水泥状岩石中、以接近关节相连的状态被发现的。
研究人员没有冒险损坏化石,而是在威特沃特斯兰德大学使用显微CT扫描仪进行扫描后再进行虚拟修复,从而避免了人工修复过程中损坏紧密排列、脆弱骨骼的风险。
虚拟修复完成后,这些椎骨与该遗址早期工作中发掘的化石重新拼合,并发现其与化石骨架的脊柱完美契合,该骨架是原始模式标本的一部分,属于 Australopithecus sediba,该物种于2010年首次被描述。该骨架的编目号为MH 2,但研究人员为这具雌性骨架取了昵称“Issa”,在斯瓦希里语中意为“保护者”。该发现还证实,与人类一样,sediba 只有五节腰椎。
“腰椎区域对于理解双足行走在我们最早的祖先中的本质,以及他们适应双足行走的程度如何,”纽约大学和威茨大学教授、该论文第一作者斯科特·威廉姆斯(Scott Williams)说道,该论文发表于eLife。
“相关的腰椎系列在人科化石记录中极为罕见,在整个早期非洲化石记录中,实际上仅知三个可比较的下脊柱。”
新标本的发现意味着,Issa现在成为仅有的两具早期人科骨架之一,能够保存同一个体相对完整的下脊柱和齿列,从而确定该脊柱所属的物种。
“尽管Issa已经是已发现的最完整的古代人科动物骨架之一,这些椎骨几乎补全了下背部,使Issa的腰椎区域不仅有望成为已发现的保存最完好的人科下背部,而且很可能也是保存最完好的,”该研究作者之一、马拉帕项目负责人伯格(Berger)说道。
他补充说,这种完整性与保存状况的结合,使研究团队得以前所未有地观察该物种下背部的解剖结构。
此前由未参与本研究的作者对不完整下脊柱进行的研究推测,sediba的脊柱会相对笔直,没有现代人通常具有的弯曲,即脊柱前凸(lordosis)。
他们进一步推测,Issa的脊柱更接近已灭绝的尼安德特人以及其他年代早于两百万年、更为原始的古代人科物种。脊柱前凸是腰椎向内的弯曲,通常被用来证明对双足行走的强烈适应。
然而,借助更完整的脊柱,以及化石的极佳保存状况,本研究发现 sediba的脊柱前凸实际上比已发现的任何其他南方古猿都更为极端,所观察到的脊柱弯曲程度仅次于肯尼亚出土的160万年前的图尔卡纳男孩(Homo erectus)以及部分现代人。
“虽然脊柱前凸及脊柱的其他特征代表了对双足行走的明确适应,但也存在其他特征,例如较大且向上朝向的横突,这表明其具有强大的躯干肌肉,可能与树栖行为有关,”合著者、纽约州立大学石溪分校教授加布丽埃拉·鲁索(Gabrielle Russo)说道。
强烈的向上朝向的横突通常表明躯干肌肉强大,如在猿类中所见。本研究的研究人员、约翰内斯堡大学和威茨大学教授沙赫德·纳拉(Shahed Nalla)是肋骨方面的专家,他表示:“与躯干解剖的其他部分结合来看,这表明 sediba仍保留了明显的攀爬适应。”
此前对这一古老物种的研究,突出了其整个骨骼中的混合适应特征,sediba,这些特征表明其在像人类一样行走与攀爬适应之间具有过渡性质。所涉及的特征包括在上肢中研究的特征、骨盆及下肢中的特征。
“脊柱将这一切联系在一起,”德克萨斯农工大学教授科迪·普朗(Cody Prang)说道,他研究古代人科动物如何行走和攀爬。“这些特征组合如何在我们古代祖先中延续,包括可能同时适应在地面上双足行走和有效攀爬树木,或许是人类起源研究中主要尚未解决的问题之一。”
该研究得出结论认为,sediba是古代人类近亲的过渡形态,其脊柱形状明显介于现代人(及尼安德特人)与大猿之间。
“Issa走路有点像人,但能像猿一样攀爬,”伯格说道。



