بودكاست التاريخ

همسات جمجمة عمرها 20 مليون عام أسرار تطورية

همسات جمجمة عمرها 20 مليون عام أسرار تطورية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تقدم جمجمة عمرها 20 مليون عام ، بيانات جديدة عن تطور أدمغة الرئيسيات. تخيل أنك تنظر من خلال ثقب دودي إلى الماضي وترى أصولك القديمة عن قرب ، حسنًا ، إذا فعلت ذلك ، فربما تنظر إلى هذه الجمجمة المذهلة التي يبلغ عمرها 20 مليون عام.

في رحلته الملحمية عام 1832 ، استكشف تشارلز داروين مصب الوادي حيث تم اكتشاف Chilecebus carrascoensis في النهاية بعد 160 عامًا ، في أعالي جبال الأنديز في تشيلي في أمريكا الجنوبية. منع ثلوج الشتاء داروين من دخول كورديليرا ، لكن هذه الحفرية النادرة وجدت على بعد بضعة كيلومترات فقط شرق المكان الذي وقف فيه داروين.

  • علماء من Atapuerca ثورة في التطور البشري
  • الانتقال من منظور دارويني للعالم
  • اكتشف العلماء قفزة تطورية منذ 500 مليون سنة

رحلة تشارلز داروين. (سمهور / CC BY-SA 4.0.1 تحديث )

فحص الجمجمة القديمة من أجل "بيانات الدماغ"

يُعتقد دائمًا أن الرئيسيات الأنثروبويدية ، مثل هذا المثال ، لديها أحجام دماغية مماثلة للقرود الحديثة وأنها زادت ببطء بمرور الوقت ، ولكن وفقًا لورقة بحثية جديدة نُشرت في مجلة Science Advances ، على واحدة من أقدم جماجم الرئيسيات الأحفورية من من الأنواع المعروفة باسم Chilecebus carrascoensis ، "حدثت عملية التوسيع هذه بشكل متكرر ومستقل مع انخفاض في الحجم في بعض الأحيان".

قرد العنكبوت البني هو سليل Chilecebus carrascoensis. (فير0002 / CC BY-SA 3.0.0 تحديث )

قال المؤلف المشارك أندريه ويس من جامعة كاليفورنيا سانتا باربرا: "هذه الحفرية الرائعة ، التي تم العثور عليها على بعد بضعة كيلومترات فقط شرق المكان الذي يقف فيه داروين ، كانت ستثير إعجابه" ، ولكن النتائج الجديدة ، لكل الأبحاث السابقة حول هذا الموضوع لم تقدم الأنواع القديمة سوى بيانات عامة عن حجم دماغ الحيوان بالنسبة لحجم جسمه ، وهو قياس يعرف باسم "حاصل الدماغ" (EQ) ، لكن المؤلف الرئيسي Xijun Ni ، وهو باحث مشارك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، قال في ورقة بحثية أن البشر "قاموا بتوسيع أدمغتهم بشكل استثنائي ، لكننا لا نعرف سوى القليل جدًا عن المدى الذي بدأت فيه هذه السمة الرئيسية في التطور".

نمذجة ثلاثية الأبعاد لجمجمة عمرها 20 مليون عام

جون فلين هو أمين فريك للثدييات الأحفورية في قسم علم الأحافير في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، وكمؤلف لأكثر من 100 منشور علمي يركز بحثه على "تطور الثدييات والفقاريات من حقبة الحياة الوسطى ، والتأريخ الجيولوجي ، وتكتونية الصفائح ، و الجغرافيا الحيوية ". وقال فلين للصحفيين "تشيليسيبوس هي واحدة من تلك الحفريات النادرة والمذهلة حقًا ، وتكشف عن رؤى جديدة واستنتاجات مفاجئة في كل مرة يتم فيها تطبيق طرق تحليلية جديدة لدراستها".

يشير EQ العالي إلى أدمغة أكبر ، والتي توجد غالبًا في الرئيسيات أكثر من الثدييات الأخرى ، لكن البشر لديهم ذكاء أعلى من معظم الآخرين. وفقًا لتقرير في Science Daily ، فإن حاصل التطور الدماغي (PEQ) ، "المصحح لتأثيرات العلاقات التطورية الوثيقة ، بالنسبة إلى Chilecebus صغير نسبيًا ، عند 0.79" في حين أن معظم القرود لديها PEQs تتراوح من "0.86 إلى 3.39 ، مع دخول البشر عند 13.46 بوصة.

ما يعنيه هذا كله هو أن فريق الباحثين اكتشف أن تضخم الدماغ حدث "بشكل متكرر ومستقل في تطور الإنسان ، مع انخفاض في الحجم من حين لآخر" وللمرة الأولى ، طبق الباحثون التصوير المقطعي المحوسب عالي الدقة بالأشعة السينية (CT) وهم إنشاء عمليات إعادة بناء رقمية ثلاثية الأبعاد لتحليل "تجويف الجمجمة المتحجر لـ Chilecebus".

وجهات نظر جديدة حول تاريخ الأنثروبويد

تكشف هذه النتائج الجديدة عن بنية دماغية معقدة مع ما أطلق عليه العلماء "نسب غير متوقعة" مما يشير إلى أن البنية الداخلية لأدمغة الرئيسيات ربما نمت بشكل أكبر نسبيًا مع تطور حجم الدماغ. قام العلماء أيضًا بقياس تجاويف العين في الجمجمة ومدخل القنوات البصرية التي كان من الممكن أن توجد فيها الأعصاب البصرية ، والبصلة الشمية التي تتحكم في وظائف الشم ، وبينما كانت البصيلة الشمية صغيرة نسبيًا ، "مما يشير إلى ضعف حاسة الشم ،" وجد الباحثون أن انخفاض حاسة الشم "لا يقابله نظام بصري معزز ، كما هو واضح في الرئيسيات اليوم".

يدرس العلماء تجويف العين في الجمجمة ومدخل القنوات البصرية. (أخبار العلوم / موقع يوتيوب)

وفقًا للمؤلفين ، في الختام ، تثبت هذه النتائج الجديدة أن الأنظمة البصرية والشمية "انفصلت أثناء تطور دماغ الإنسان الذي كان متقلبًا بدرجة أكبر بكثير" مما كان يُعتقد سابقًا ، وأن الدماغ تضخم بشكل متكرر ومستقل على مدار تاريخ الإنسان البشري.


اكتشاف جمجمة قرد عمرها 20 مليون عام في أوغندا

أعلن فريق من علماء الأحافير الأوغنديين والفرنسيين عن العثور على جمجمة قرد عمرها 20 مليون عام في شمال شرق أوغندا ، قائلين إنها يمكن أن تلقي الضوء على تاريخ المنطقة التطوري.

تنتمي الجمجمة المتحجرة إلى ذكر Ugandapitchecus Major ، وهو ابن عم بعيد من القردة العليا اليوم.

اكتشف الفريق البقايا في 18 يوليو أثناء البحث عن أحافير في بقايا بركان خامد في أوغندا ومنطقة شمال شرق كاراموجا النائية.

أظهرت الدراسات الأولية للحفريات أن العاشبة المتسلقة للأشجار ، التي كانت تبلغ من العمر 10 سنوات تقريبًا عندما ماتت ، كان لها رأس بحجم الشمبانزي ، لكن دماغًا بحجم قرد البابون ، وفقًا لمارتن بيكفورد ، عالم الحفريات من كلية دي فرانس في باريس. .

& quot هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على جمجمة كاملة لقرد من هذا العصر. إنها أحفورة مهمة للغاية وستضع أوغندا بالتأكيد على الخريطة من حيث العالم العلمي ، "كما قال السيد بيكفورد للصحفيين في كمبالا.

وقالت بريجيت سينوت ، الأستاذة في متحف هيستوار ناتوريل الوطني ، إن الرفات ستُنقل إلى باريس لفحصها بالأشعة السينية وتوثيقها قبل إعادتها إلى أوغندا.

& quot يتم تنظيفه في فرنسا ويتم تحضيره في فرنسا. وقالت سينوت: "ثم في غضون عام واحد و 27 ثانية ستتم إعادتها إلى البلد".

يزور علماء الحفريات من فرنسا أوغندا في رحلات استكشافية تمولها الحكومة الفرنسية على مدار الـ 25 عامًا الماضية ، وفقًا للسيدة سينوت.

شهدت سهول كاراموجا القاحلة ، وهي المنطقة الأقل نموًا في أوغندا ، الهدوء إلى حد كبير في السنوات الأخيرة بعد عقود من انعدام الأمن المرتبط بالغارات المسلحة على الماشية بين مجتمعات البدو الرحل.


همسات جمجمة عمرها 20 مليون عام أسرار تطورية - تاريخ

جمجمة أحفورية استثنائية لـ Chilecebus carrascoenis ، وهو رئيس يبلغ من العمر 20 مليون عام من جبال الأنديز في تشيلي. / صورة لوكالة فرانس برس

تساعد بقايا رئيسيات ما قبل التاريخ التي عاشت في أعالي جبال الأنديز قبل 20 مليون سنة وكانت صغيرة جدًا بحيث يمكن أن تلائم يدك العلماء على معرفة المزيد حول كيفية تطور أدمغة البشر.

في دراسة نُشرت يوم الأربعاء في مجلة Science Advances ، استخدم باحثون في الصين والولايات المتحدة تصويرًا عالي الدقة لفحص الجمجمة المتحجرة الوحيدة المعروفة لحيوان Chilecebus المنقرض ، وهو قرد من العالم الجديد كان يتجول حول الغابات الجبلية القديمة ويتغذى على الأوراق والفاكهة.

أحد النتائج الرئيسية: يبدو أن حجم دماغ الرئيسيات ، الذي كان يُفترض منذ فترة طويلة أنه زاد تدريجيًا بمرور الوقت ، قد اتبعت مسارًا دائريًا أكثر.

تنقسم الرئيسيات على نطاق واسع إلى مجموعتين: العالم القديم ، الذي انحدرت منه الأنواع الخاصة بنا ، وأنواع العالم الجديد في الأمريكتين وأوقيانوسيا.

وقال المؤلف المشارك جون فلين من المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي لوكالة فرانس برس "نرى عدة حلقات من توسع الدماغ في كل مجموعة من هذه المجموعات الرئيسية ، ونشهد عدة حلقات لتقليص فعلي لحجم الدماغ النسبي في مجموعات معينة".

استخدم البحث ، بقيادة Ni Xijun ، من الأكاديمية الصينية للعلوم ، الأشعة السينية والأشعة المقطعية لداخل جمجمة تشيلي باص لتحديد هيكلها الداخلي.

تم تأريخ الجمجمة المتحجرة بدقة لأنه تم اكتشافها بين الصخور البركانية ، ومن خلال وضع الأنواع داخل شجرة العائلة الأكبر ، تمكن الفريق من استنتاج أن التضخم الدماغي حدث بشكل متكرر ومستقل في تطور الإنسان.

على الرغم من أن Chilecebus كان تقريبًا بحجم قرد صغير أو تامارين حديثًا ، على عكس تلك القرود ، كان لدماغه العديد من الأخاديد المعروفة باسم النفخ الذي يشير إلى درجة أكبر من التعقيد المعرفي: بمعنى آخر ، لا يرتبط حجم الدماغ دائمًا بالتقدم.

علاوة على ذلك ، في الرئيسيات الحديثة ، يرتبط حجم المراكز البصرية والشمية في الدماغ ارتباطًا عكسيًا ، مما يعني أن الأنواع التي لديها حاسة رؤية قوية عادة ما يكون لديها حاسة شم أضعف والعكس صحيح.

لكن الباحثين وجدوا أن البصيلة الشمية الصغيرة في Chilecebus لم تؤد إلى قدرة شمية أقوى ، مما يعني أن هاتين القدرتين لا يقترنان كما كان يعتقد سابقًا.

قال فلين إن البحث يحمل شهادة على الأسرار التي يمكن كشفها من الحفريات القديمة المحفوظة جيدًا.

"يمكننا الخروج إلى الجبال والقيام بهذا الاكتشاف الرائع على ارتفاع 10000 قدم في جبال الأنديز وأن نكون قادرين على تكوين رؤى حول تطور تاريخنا ، وأن نكون قادرين على اختبار الفرضيات السابقة ... (و) أن نكون قادرين على فهم تطور الدماغ التعقيد في الرئيسيات.

"هذا احتمال مذهل حقًا من اكتشاف أحفورة واحدة محفوظة جيدًا."


تطور الجمجمة

هناك فرضية طويلة الأمد مفادها أن الثعابين تطورت من سلف سحلية أعمى مختبئ. لطالما اعتبرت مجموعة من الثعابين الصغيرة الشبيهة بالديدان صغيرة الفم ، والمعروفة باسم scolecophidians ، من أكثر الثعابين الحية بدائية.

الجديد نجاش تُظهر المواد الأحفورية أن جماجم تلك السلالة من الثعابين القديمة لم تكن تشبه جماجم الثعابين scolecophidian. في حين أن، نجاش ونوعه كان له أفواه كبيرة بأسنان حادة وبعض مفاصل الجمجمة المتحركة التي تعتبر نموذجية لمعظم الثعابين الحديثة. ومع ذلك ، فقد احتفظوا ببعض ميزات الجمجمة العظمية للسحالي الأكثر نموذجية.

من الناحية التطورية ، نجاش يخبرنا أن الثعابين كانت تتطور نحو حركة الجمجمة اللازمة لاستيعاب عناصر الفرائس الكبيرة إلى حد ما ، وهي سمة مميزة للعديد من الثعابين الحديثة.


يكشف مسح الجمجمة الأسرار التطورية للأدمغة الأحفورية

تمكن العلماء منذ فترة طويلة من قياس وتحليل الجماجم الأحفورية لأسلافنا القدماء لتقدير حجم الدماغ ونموه. لا يزال السؤال عن كيفية مقارنة هذه الأدمغة القديمة بأدمغة الإنسان الحديث وأدمغة أقرب أقرباء لنا ، الشمبانزي ، هدفًا رئيسيًا للتحقيق.

استخدمت دراسة جديدة نُشرت في Science Advances تقنية التصوير المقطعي المحوسب لعرض بصمات دماغ عمرها 3 ملايين عام داخل جماجم أحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "سلام" من منطقة أفار بإثيوبيا) لإلقاء ضوء جديد حول تطور تنظيم الدماغ ونموه.

يكشف البحث أنه في حين أن أنواع لوسي لديها بنية دماغية تشبه القرد ، فإن الدماغ استغرق وقتًا أطول للوصول إلى حجم البالغين ، مما يشير إلى أن الأطفال قد يكون لديهم اعتماد أطول على مقدمي الرعاية ، وهي سمة تشبه الإنسان.

مكّن التصوير المقطعي المحوسب الباحثين من الحصول على سؤالين طويل الأمد لا يمكن الإجابة عليهما من خلال الملاحظة والقياس البصري فقط: هل هناك دليل على إعادة تنظيم الدماغ على غرار الإنسان في أسترالوبيثكس أفارينسيس ، وكان نمط نمو الدماغ في هذا النوع أكثر شبهاً بالشمبانزي أو البشر؟

ألقت بصمات الدماغ في الجماجم الأحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا ، في الصورة هنا) ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. تكشف البصمة الداخلية القحفية المحفوظة بشكل استثنائي لطفل Dikika عن تنظيم دماغ يشبه القرد ، ولا توجد سمات مشتقة تجاه البشر. الائتمان: فيليب غونز ، MPI EVA Leipzig.

لدراسة نمو الدماغ وتنظيمه في A. afarensis, قام الباحثون ، بمن فيهم عالم الأنثروبولوجيا القديمة بجامعة ولاية أريزونا ويليام كيمبل ، بمسح ثمانية قحف أحفوري من المواقع الإثيوبية ديكيكا وهادار باستخدام التصوير المقطعي التقليدي عالي الدقة والمحسوب بالسنكروترون. كيمبل ، قائد العمل الميداني في هادار ، هو مدير معهد الأصول البشرية وأستاذة فرجينيا إم أولمان للتاريخ الطبيعي والبيئة في مدرسة التطور البشري والتغيير الاجتماعي.

سكنت أنواع لوسي شرق إفريقيا منذ أكثر من ثلاثة ملايين سنة - يُقدر عمر "لوسي" نفسها بـ 3.2 مليون سنة - وتحتل موقعًا رئيسيًا في شجرة عائلة أشباه البشر ، حيث من المقبول على نطاق واسع أن تكون أسلافًا لجميع أشباه البشر المتأخرين ، بما في ذلك النسب المؤدية إلى الإنسان الحديث.

قال المؤلف المشارك Zeresenay Alemseged من جامعة شيكاغو ، "لوسي وأقاربها يقدمون أدلة مهمة حول سلوك البشر المبكر - لقد ساروا في وضع مستقيم ، ولديهم أدمغة أكبر بحوالي 20٪ من أدمغة الشمبانزي ، وربما استخدموا أدوات حجرية حادة". يدير مشروع Dikika الميداني في إثيوبيا وهي شركة بحثية دولية تابعة لمعهد الأصول البشرية.

لا تتحجر الأدمغة ، ولكن بينما ينمو الدماغ ويتوسع قبل الولادة وبعدها ، تترك الأنسجة المحيطة بطبقته الخارجية بصمة على الجزء الداخلي من الدماغ العظمي. إن أدمغة البشر المعاصرين ليست فقط أكبر بكثير من أدمغة أقرب أقربائنا من القردة الحية ، ولكنها أيضًا منظمة بشكل مختلف وتستغرق وقتًا أطول لتنمو وتنضج.

بالمقارنة مع الشمبانزي ، يتعلم الأطفال الحديثون وقتًا أطول ويعتمدون كليًا على رعاية الوالدين لفترات أطول من الوقت. تعد هذه الخصائص معًا مهمة للإدراك البشري والسلوك الاجتماعي ، لكن أصولها التطورية تظل غير واضحة.

نتج عن فحوصات التصوير المقطعي المحوسب وجود "أنابيب داخلية" رقمية عالية الدقة للجزء الداخلي من الجماجم ، حيث يمكن تصور وتحليل البنية التشريحية للأدمغة. بناءً على هذه الخلايا الداخلية ، يمكن للباحثين قياس حجم الدماغ واستنتاج الجوانب الرئيسية للتنظيم الدماغي من انطباعات بنية الدماغ.

يتمثل أحد الاختلافات الرئيسية بين القردة والبشر في تنظيم الفص الجداري للدماغ - وهو أمر مهم في تكامل ومعالجة المعلومات الحسية - والفص القذالي في المركز البصري في الجزء الخلفي من الدماغ.

يحتوي الجزء الداخلي من "سلام" المحفوظ بشكل استثنائي ، وهو جمجمة وهيكل عظمي مرتبط بطفل أسترالوبيثكس أفارينسيس تم العثور عليه في ديكيكا في عام 2000 ، على انطباع لا لبس فيه عن التلم الهلالي - وهو شق في الفص القذالي يحدد حدود المنطقة المرئية أكثر بارزة وموجودة في القرود أكثر من البشر - في وضع يشبه القرد.

يكشف مسح بصمة داخل الجمجمة لأحد أحافير A. afarensis البالغة من هادار (أوائل البشر AL 162–28) عن انطباع لم يتم اكتشافه سابقًا عن التلم الهللي ، والذي هو أيضًا في وضع يشبه القرد.

لا تتحجر الأدمغة ، ولكن مع نمو الدماغ ، تترك الأنسجة المحيطة بطبقته الخارجية بصمة في الدماغ العظمي. تكشف البصمة الداخلية للقحف لطفل Dikika عن تنظيم يشبه دماغ القرد ، ولا توجد سمات مشتقة تجاه البشر. الائتمان: فيليب غونز ، MPI EVA Leipzig.

توقع بعض العلماء أن إعادة تنظيم الدماغ على غرار الإنسان في الأسترالوبيث كان مرتبطًا بسلوكيات كانت أكثر تعقيدًا من تلك الخاصة بأقاربهم من القردة العليا (على سبيل المثال ، صناعة الأدوات الحجرية ، والعقلية والتواصل الصوتي). لسوء الحظ ، لا يتكاثر التلم الهلالي بشكل جيد على الخلايا الداخلية ، لذلك كان هناك جدل لم يتم حله حول موقعه في أسترالوبيثكس.

قال المؤلف المشارك كيمبل: "إن أبرز ما في عملنا هو كيف يمكن للتكنولوجيا المتطورة أن تزيل نقاشات طويلة الأمد حول هذه الحفريات التي يبلغ عمرها ثلاثة ملايين عام". "لقد أحدثت قدرتنا على" النظر "في التفاصيل الخفية لبنية العظام والأسنان باستخدام الأشعة المقطعية ثورة حقيقية في علم أصولنا."

تشير المقارنة بين أحجام داخل القحف للرضع والبالغين أيضًا إلى نمو دماغي طويل يشبه الإنسان في أسترالوبيثكس أفارينسيس ، وهو أمر مهم على الأرجح لتطور فترة طويلة من التعلم في مرحلة الطفولة لدى أشباه البشر.

عند الرضع ، يتيح التصوير المقطعي المحوسب للأسنان تحديد عمر الفرد عند الوفاة عن طريق حساب خطوط نمو الأسنان. على غرار حلقات نمو الشجرة ، تكشف المقاطع الافتراضية من السن عن خطوط نمو تدريجية تعكس إيقاع الجسم الداخلي. بدراسة الأسنان المتحجرة لطفل ديكيكا ، قام خبراء الأسنان بالفريق بحساب عمر عند الوفاة يبلغ 2.4 سنة.

كانت وتيرة التطور السني لطفل ديكيكا قابلة للمقارنة على نطاق واسع مع تلك الخاصة بالشمبانزي ، وبالتالي فهي أسرع من الإنسان الحديث. ولكن بالنظر إلى أن أدمغة أسترالوبيثكس أفارينسيس البالغة كانت أكبر بنسبة 20٪ تقريبًا من أدمغة الشمبانزي ، فإن الحجم الداخلي للقحف الصغير لطفل ديكيكا يشير إلى فترة طويلة من نمو الدماغ مقارنة بالشمبانزي.

قال كيمبل: "كان الجمع بين بنية دماغية تشبه القرد ونمو دماغي طويل الأمد شبيه بالإنسان في أنواع لوسي أمرًا غير متوقع". "يدعم هذا الاكتشاف فكرة أن تطور الدماغ البشري كان إلى حد كبير مسألة مجزأة ، مع نمو دماغ ممتد يظهر قبل أصل جنسنا ، الإنسان."

بين الرئيسيات ، ترتبط معدلات النمو والنضج المختلفة باستراتيجيات مختلفة لرعاية الرضع ، مما يشير إلى أن الفترة الممتدة لنمو الدماغ في أسترالوبيثكس أفارينسيس قد تكون مرتبطة باعتماد طويل على مقدمي الرعاية. بدلاً من ذلك ، يمكن أن يمثل نمو الدماغ البطيء في المقام الأول طريقة لنشر المتطلبات النشطة للنسل المعتمد على مدى سنوات عديدة في البيئات التي لا يكون فيها الطعام وفيرًا دائمًا.

في كلتا الحالتين ، قدم نمو الدماغ المطول في أسترالوبيثكس أفارينسيس الأساس للتطور اللاحق للدماغ والسلوك الاجتماعي في أشباه البشر ، ومن المحتمل أن يكون حاسمًا لتطور فترة طويلة من التعلم في مرحلة الطفولة.

مقالة بحثية: تشير الخلايا endocasts أوسترالوبيثكس أفارينسيس إلى تنظيم دماغ يشبه القرد ونمو دماغي طويل الأمد. تقدم العلم. فيليب جونز. سيمون نويباور ، دين فالك ، بول تافورو ، أدلوبي لو كابيك ، تانيا إم سميث ، ويليام إتش كيمبل ، فريد سبور ، زيريسيناي أليمسيجيد.

فيديو علوي: بصمات الدماغ في الجماجم الأحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا في الصورة هنا) يلقي ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. أسفرت عدة سنوات من إعادة البناء الأحفوري المضنية وإحصاء خطوط نمو الأسنان عن بصمة دماغية محفوظة بشكل استثنائي لطفل ديكيكا وعمرًا دقيقًا عند الوفاة. تشير هذه البيانات إلى أن أسترالوبيثكس أفارينسيس كان لديه دماغ يشبه القرد ونمو دماغ طويل. الائتمان: فيليب غونز ، MPI EVA Leipzig


يكشف مسح الجمجمة الأسرار التطورية للأدمغة الأحفورية

بصمات الدماغ في الجماجم الأحفورية للأنواع أسترالوبيثكس أفارينسيس ألقى (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا في الصورة هنا) ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. تكشف البصمة الداخلية القحفية المحفوظة بشكل استثنائي لطفل Dikika عن تنظيم دماغ يشبه القرد ، ولا توجد سمات مشتقة تجاه البشر. الائتمان: فيليب جونز ، MPI EVA Leipzig.

لطالما كان العلماء قادرين على قياس وتحليل الجماجم الأحفورية لأسلافنا القدماء لتقدير حجم الدماغ ونموه. لا يزال السؤال عن كيفية مقارنة هذه الأدمغة القديمة بأدمغة الإنسان الحديث وأدمغة أقرب أقرباء لنا ، الشمبانزي ، هدفًا رئيسيًا للتحقيق.

نشرت دراسة جديدة في تقدم العلم استخدمت تقنية المسح المقطعي المحوسب لعرض بصمات دماغية عمرها ثلاثة ملايين عام داخل جماجم أحفورية لهذه الأنواع أسترالوبيثكس أفارينسيس (اشتهرت بـ "لوسي" و "سلام" من منطقة عفار في إثيوبيا) لإلقاء ضوء جديد على تطور تنظيم الدماغ ونموه. يكشف البحث أنه في حين أن أنواع لوسي لديها بنية دماغية تشبه القرد ، فإن الدماغ استغرق وقتًا أطول للوصول إلى حجم البالغين ، مما يشير إلى أن الأطفال قد يكون لديهم اعتماد أطول على مقدمي الرعاية ، وهي سمة تشبه الإنسان.

مكّن التصوير المقطعي المحوسب الباحثين من الحصول على سؤالين طويل الأمد لا يمكن الإجابة عليهما بالملاحظة والقياس البصريين فقط: هل هناك دليل على إعادة تنظيم الدماغ على غرار الإنسان في أسترالوبيثكس أفارينسيس، وهل كان نمط نمو الدماغ في هذا النوع أكثر شبهاً بنمط الشمبانزي أو لدى البشر؟

لدراسة نمو الدماغ وتنظيمه أ. أفارينسيسقام الباحثون ، بمن فيهم عالم الأنثروبولوجيا القديمة بجامعة ولاية أريزونا ، ويليام كيمبل ، بمسح ثمانية قحف أحفوري من المواقع الإثيوبية ديكيكا وهادار باستخدام التصوير المقطعي التقليدي عالي الدقة والمحسوب بالسنكروترون. كيمبل ، قائد العمل الميداني في هادار ، هو مدير معهد الأصول البشرية وأستاذة فرجينيا إم أولمان للتاريخ الطبيعي والبيئة في مدرسة التطور البشري والتغيير الاجتماعي.

ألقت بصمات دماغ عمرها 3 ملايين عام في جماجم أحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا الموضحة هنا) ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. الائتمان: بول تافورو ، ESRF غرونوبل

سكنت أنواع لوسي شرق إفريقيا منذ أكثر من ثلاثة ملايين سنة - يُقدر عمر "لوسي" نفسها بـ 3.2 مليون سنة - وتحتل موقعًا رئيسيًا في شجرة عائلة أشباه البشر ، حيث من المقبول على نطاق واسع أن تكون أسلافًا لجميع أشباه البشر المتأخرين ، بما في ذلك النسب المؤدية إلى الإنسان الحديث.

يوضح المؤلف المشارك Zeresenay Alemseged (جامعة شيكاغو) الذي يدير مشروع Dikika الميداني في إثيوبيا وهو مؤسسة بحثية دولية تابعة لمعهد الأصول البشرية.

لا تتحجر الأدمغة ، ولكن مع نمو الدماغ وتوسعه قبل الولادة وبعدها ، تترك الأنسجة المحيطة بطبقته الخارجية بصمة على الجزء الداخلي من الدماغ العظمي. إن أدمغة البشر المعاصرين ليست فقط أكبر بكثير من أدمغة أقرب أقربائنا من القردة الحية ، ولكنها أيضًا منظمة بشكل مختلف وتستغرق وقتًا أطول لتنمو وتنضج. بالمقارنة مع الشمبانزي ، يتعلم الأطفال الحديثون وقتًا أطول ويعتمدون كليًا على رعاية الوالدين لفترات أطول من الوقت. تعد هذه الخصائص معًا مهمة للإدراك البشري والسلوك الاجتماعي ، لكن أصولها التطورية لا تزال غير واضحة.

لا تتحجر الأدمغة ، ولكن مع نمو الدماغ ، تترك الأنسجة المحيطة بطبقته الخارجية بصمة في الدماغ العظمي. تكشف البصمة الداخلية القحفية لطفل Dikika عن تنظيم دماغ يشبه القرد ، ولا توجد سمات مشتقة تجاه البشر. الائتمان: فيليب جونز ، CC BY-NC-ND 4.0

نتج عن عمليات التصوير المقطعي المحوسب "ناقلة داخلية" رقمية عالية الدقة للجزء الداخلي من الجماجم ، حيث يمكن تصور وتحليل البنية التشريحية للأدمغة. بناءً على هذه الخلايا الداخلية ، يمكن للباحثين قياس حجم الدماغ واستنتاج الجوانب الرئيسية للتنظيم الدماغي من انطباعات بنية الدماغ.

يتمثل أحد الاختلافات الرئيسية بين القردة والبشر في تنظيم الفص الجداري للدماغ - وهو أمر مهم في تكامل ومعالجة المعلومات الحسية - والفص القذالي في المركز البصري في الجزء الخلفي من الدماغ. إن الجزء الداخلي المحفوظ بشكل استثنائي لـ "سلام" ، جمجمة وهيكل عظمي مرتبط بها أسترالوبيثكس أفارينسيس تم العثور على طفل رضيع في ديكيكا في عام 2000 ، لديه انطباع لا لبس فيه عن التلم الهلالي - شق في الفص القذالي يحدد حدود المنطقة المرئية التي تكون أكثر بروزًا وتقع في الأمام في القرود أكثر من البشر - في وضع يشبه القرد. مسح بصمة داخل الجمجمة لشخص بالغ أ. أفارينسيس تكشف أحفورة من حضر (AL 162-28) انطباعًا لم يتم اكتشافه سابقًا عن التلم الهلالي ، والذي هو أيضًا في وضع يشبه القرد.

توقع بعض العلماء أن إعادة تنظيم الدماغ على غرار الإنسان في الأسترالوبيث كان مرتبطًا بسلوكيات أكثر تعقيدًا من تلك الخاصة بأقاربهم من القردة العليا (على سبيل المثال ، صناعة الأدوات الحجرية ، والعقلية ، والتواصل الصوتي). لسوء الحظ ، عادةً لا يتكاثر التلم الهلالي جيدًا على الخلايا الداخلية ، لذلك كان هناك جدل لم يتم حله حول موقعه في أسترالوبيثكس.

ألقت بصمات الدماغ (الموضحة باللون الأبيض) في الجماجم الأحفورية للأنواع أسترالوبيثكس أفارينسيس ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. أسفرت عدة سنوات من إعادة البناء الأحفوري المضنية ، وإحصاء خطوط نمو الأسنان ، عن بصمة دماغية محفوظة بشكل استثنائي لطفل ديكيكا ، وعمرًا دقيقًا عند الوفاة. الائتمان: فيليب جونز ، CC BY-NC-ND 4.0

ويشير المؤلف المشارك كيمبل إلى أن "أحد أبرز أعمالنا هو كيف يمكن للتكنولوجيا المتطورة أن تزيل نقاشات طويلة الأمد حول هذه الحفريات التي يبلغ عمرها ثلاثة ملايين عام". "لقد أحدثت قدرتنا على" النظر "في التفاصيل الخفية لبنية العظام والأسنان باستخدام الأشعة المقطعية ثورة حقيقية في علم أصولنا."

تشير المقارنة بين أحجام داخل القحف للرضع والبالغين أيضًا إلى نمو دماغ طويل يشبه الإنسان في أسترالوبيثكس أفارينسيس، من المحتمل أن تكون حاسمة لتطور فترة طويلة من التعلم في مرحلة الطفولة لدى أشباه البشر.

عند الرضع ، يتيح التصوير المقطعي المحوسب للأسنان تحديد عمر الفرد عند الوفاة عن طريق حساب خطوط نمو الأسنان. على غرار حلقات نمو الشجرة ، تكشف المقاطع الافتراضية للسن عن خطوط نمو تدريجية تعكس إيقاع الجسم الداخلي. بدراسة الأسنان المتحجرة لطفل ديكيكا ، حسب خبراء الأسنان بالفريق عمرًا عند الوفاة يبلغ 2.4 سنة.

ألقت بصمات الدماغ في الجماجم الأحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا الموضح هنا) ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. أسفرت عدة سنوات من إعادة البناء الأحفوري المضنية ، وإحصاء خطوط نمو الأسنان ، عن بصمة دماغية محفوظة بشكل استثنائي لطفل ديكيكا ، وعمرًا دقيقًا عند الوفاة. تشير هذه البيانات إلى أن أسترالوبيثكس أفارينسيس كان لديه دماغ يشبه القرد ونمو دماغ طويل. الائتمان: فيليب جونز ، MPI EVA Leipzig

كانت وتيرة التطور السني لرضيع Dikika قابلة للمقارنة على نطاق واسع مع تلك الخاصة بالشمبانزي ، وبالتالي فهي أسرع من الإنسان الحديث. ولكن بالنظر إلى أن أدمغة أسترالوبيثكس أفارينسيس كان البالغون أكبر بنحو 20 في المائة من الشمبانزي ، ويشير الحجم الداخلي للقحف الصغير لطفل ديكيكا إلى فترة طويلة من نمو الدماغ مقارنة بالشمبانزي.

يقول كيمبل: "كان الجمع بين بنية دماغ القرد والنمو الدماغي الممتد مثل الإنسان في أنواع لوسي أمرًا غير متوقع". "هذه النتيجة تدعم فكرة أن تطور الدماغ البشري كان إلى حد كبير مسألة مجزأة ، مع ظهور نمو دماغ ممتد قبل أصل جنسنا ، وطي."

ألقت بصمات الدماغ في الجماجم الأحفورية لنوع أسترالوبيثكس أفارينسيس (المشهور بـ "لوسي" و "طفل ديكيكا" من إثيوبيا المصورة هنا) ضوءًا جديدًا على تطور نمو الدماغ وتنظيمه. أسفرت عدة سنوات من إعادة البناء الأحفوري المضنية ، وإحصاء خطوط نمو الأسنان ، عن بصمة دماغية محفوظة بشكل استثنائي لطفل ديكيكا ، وعمرًا دقيقًا عند الوفاة. تشير هذه البيانات إلى أن أسترالوبيثكس أفارينسيس كان لديه دماغ يشبه القرد ونمو دماغ طويل. الائتمان: فيليب جونز ، MPI EVA Leipzig

بين الرئيسيات ، ترتبط معدلات النمو والنضج المختلفة باستراتيجيات رعاية الرضع المختلفة ، مما يشير إلى أن الفترة الممتدة لنمو الدماغ في أسترالوبيثكس أفارينسيس ربما كان مرتبطًا بالاعتماد الطويل على مقدمي الرعاية. بدلاً من ذلك ، يمكن أن يمثل نمو الدماغ البطيء في المقام الأول طريقة لنشر المتطلبات النشطة للنسل المعتمد على مدى سنوات عديدة في البيئات التي لا يكون فيها الطعام وفيرًا دائمًا. في كلتا الحالتين ، يطول نمو الدماغ في أسترالوبيثكس أفارينسيس قدمت الأساس للتطور اللاحق للدماغ والسلوك الاجتماعي في أشباه البشر ، ومن المحتمل أن تكون حاسمة لتطور فترة طويلة من التعلم في مرحلة الطفولة.


تُذهل جمجمة عمرها 7 ملايين عام علماء الأنثروبولوجيا / إنها إلى حد بعيد أقدم سلف بشري

اكتشف فريق دولي من صائدي الأحافير الذين يجوبون رمال صحراء وسط إفريقيا التي تجتاحها الرياح شظايا جمجمة وفك لمخلوق عاش منذ ما يقرب من 7 ملايين عام - إلى حد بعيد أقدم جميع أسلاف البشر المعروفين.

سوف يجبر اكتشافهم المذهل علماء الأنثروبولوجيا على إعادة التفكير في أفكارهم عن فترة غامضة عندما تطور أسلافنا البشريون والقردة لأول مرة بشكل منفصل عن سلف مشترك وبدأ البشر الأوائل في المشي بشكل مستقيم.

قال عالم الأنثروبولوجيا بجامعة هارفارد دانييل ليبرمان: "هذا بلا شك أحد أهم اكتشافات الحفريات في المائة عام الماضية". "إنها أقدم جمجمة على الإطلاق من أسلاف الإنسان. سيكون لهذا التأثير العلمي لقنبلة نووية صغيرة."

يثبت الاكتشاف أيضًا لأول مرة أن الأنواع المبكرة من البشر قد ازدهرت وتطورت بعيدًا خارج الوادي المتصدع في شرق إفريقيا وكهوف جنوب إفريقيا ، والتي اعتقد علماء الأنثروبولوجيا منذ فترة طويلة أنها المناطق الوحيدة التي تطور فيها البشر الأوائل.

اكتشف فريق مكون من 40 عالماً بقيادة عالم الحفريات الفرنسي ميشيل برونيه وديفيد بيلبيم من جامعة هارفارد ، جمجمة جزئية متحجرة وعظمتي فك سفليين وثلاثة أسنان معزولة لما يعتقد برونيت أنها بقايا خمسة أفراد منفصلين من نفس النوع البشري في صحراء دجراب بمنطقة الساحل شمال تشاد.

كما عثرت المجموعة على أكثر من 700 بقايا للحيوانات في نفس الموقع ، بما في ذلك الأفيال والتماسيح والزرافات والظباء والخنازير والقرود. قال برونيت إن اكتشافات الحيوانات مهمة لأنها تظهر مدى اختلاف المناظر الطبيعية منذ ملايين السنين.

اليوم ، يقع موقع الاكتشاف في صحراء عواء ، اجتاحتها عواصف رملية عنيفة وعلى حدود ما تبقى من بحيرة صغيرة ضحلة. لكن منذ عدة ملايين من السنين ، كانت المنطقة تضم بحيرة ضخمة ، بها غابات غنية ومراعي مفتوحة كانت تدعم مجموعة مذهلة من الثدييات والبرمائيات والثعابين والأسماك - بالإضافة إلى البشر الأوائل.

أطلق Brunet وزملاؤه على النوع الجديد Sahelanthropus tchadensis وأطلقوا عليه اسم Toumai ، مما يعني "أمل الحياة" بلغة جوران المحلية.

اكتشاف مبكر ، محل نزاع

يرجع تاريخه إلى ما بين 6 و 7 ملايين سنة - ربما أكبر بمليون سنة من اكتشاف فرنسي متنازع عليه في كينيا قبل عامين كان يُطلق عليه اسم Millenium Man والذي يزعم مكتشفوه أن عمره يقارب 6 ملايين سنة ، على الرغم من أن علماء آخرين يؤكدون أنه أكثر حداثة.

وقال برونيه في وصف أعد للصحفيين إن المخلوق الأحفوري برونيت وبيلبيم كان بحجم الشمبانزي فقط ، لكن وجهه الطويل المسطح وقصر أسنانه وسماكة المينا على أضراسه يميزانه بوضوح عن الشمبانزي.

وقال: "هذه الاكتشافات تهز بقوة تصوراتنا للخطوات الأولى في تاريخ الإنسان."

Curiously, some parts of the fossil cranium and teeth closely resemble those of Ardipithecus ramidus, a 4.4 million-year-old hominid discovered in Ethiopia's Awash region by Tim D. White of UC Berkeley and his Ethiopian colleagues in 1995, Brunet said.

Other features resemble even those of the far younger "Lucy," the 3.4 million-year old Australopithecus afarensis fossil discovered in 1974 by Donald Johanson of the Institute of Human Origins at Arizona State University.

The formal report by Brunet and his team is being published today in the British journal Nature, along with a detailed description of the region's long- altered early geology and its diverse early animal life.


Skull scans reveal evolutionary secrets of fossil brains

Scientists have long been able to measure and analyze the fossil skulls of our ancient ancestors to estimate brain volume and growth. The question of how these ancient brains compare to modern human brains and the brains of our closest primate cousin, the chimpanzee, continues to be a major target of investigation.

A new study published in Science Advances used CT-scanning technology to view 3-million-year-old brain imprints inside fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and “Selam” from Ethiopia’s Afar region) to shed new light on the evolution of brain organization and growth.

The research reveals that while Lucy’s species had an ape-like brain structure, the brain took longer to reach adult size, suggesting that infants may have had a longer dependence on caregivers, a human-like trait.

The CT-scanning enabled the researchers to get at two long-standing questions that could not be answered by visual observation and measurement alone: Is there evidence for human-like brain reorganization in Australopithecus afarensis, and was the pattern of brain growth in this species more similar to that of chimpanzees or that of humans?

Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and the “Dikika child” from Ethiopia, pictured here) shed new light on the evolution of brain growth and organization. The exceptionally preserved endocranial imprint of the Dikika child reveals an ape-like brain organization, and no features derived toward humans. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

To study brain growth and organization in A. afarensis, the researchers, including Arizona State University paleoanthropologist William Kimbel, scanned eight fossil crania from the Ethiopian sites of Dikika and Hadar using high-resolution conventional and synchrotron-computed tomography. Kimbel, leader of the field work at Hadar, is director of the Institute of Human Origins and Virginia M. Ullman Professor of Natural History and the Environment in the School of Human Evolution and Social Change.

Lucy’s species inhabited eastern Africa more than three million years ago — “Lucy” herself is estimated to be 3.2 million years old — and occupies a key position in the hominin family tree, as it is widely accepted to be ancestral to all later hominins, including the lineage leading to modern humans.

“Lucy and her kin provide important evidence about early hominin behavior — they walked upright, had brains that were around 20% larger than those of chimpanzees, and may have used sharp stone tools,” said coauthor Zeresenay Alemseged from the University of Chicago, who directs the Dikika field project in Ethiopia and is an international research affiliate with the Institute of Human Origins.

Brains do not fossilize, but as the brain grows and expands before and after birth, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint on the inside of the bony braincase. The brains of modern humans are not only much larger than those of our closest living ape relatives, but are also organized differently and take longer to grow and mature.

Compared with chimpanzees, modern human infants learn longer and are entirely dependent on parental care for longer periods of time. Together, these characteristics are important for human cognition and social behavior, but their evolutionary origins remain unclear.

The CT scans resulted in high-resolution digital “endocasts” of the interior of the skulls, where the anatomical structure of the brains could be visualized and analyzed. Based on these endocasts, the researchers could measure brain volume and infer key aspects of cerebral organization from impressions of the brain’s structure.

A key difference between apes and humans involves the organization of the brain’s parietal lobe — important in the integration and processing of sensory information — and occipital lobe in the visual center at the rear of the brain.

The exceptionally preserved endocast of “Selam,” a skull and associated skeleton of an Australopithecus afarensis infant found at Dikika in 2000, has an unambiguous impression of the lunate sulcus — a fissure in the occipital lobe marking the boundary of the visual area that is more prominent and located more forward in apes than in humans — in an ape-like position.

The scan of the endocranial imprint of an adult A. afarensis fossil from Hadar ( early hominid AL 162–28) reveals a previously undetected impression of the lunate sulcus, which is also in an ape-like position.

Brains do not fossilize, but as the brain grows, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint in the bony braincase. The Dikika child’s endocranial imprint reveals an ape-like brain organization, and no features derived toward humans. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

Some scientists had conjectured that human-like brain reorganization in australopiths was linked to behaviors that were more complex than those of their great ape relatives (e.g., stone-tool manufacture, mentalizing and vocal communication). Unfortunately, the lunate sulcus typically does not reproduce well on endocasts, so there was unresolved controversy about its position in Australopithecus.

“A highlight of our work is how cutting-edge technology can clear up long-standing debates about these three million-year-old fossils,” co-author Kimbel said. “Our ability to ‘peer’ into the hidden details of bone and tooth structure with CT scans has truly revolutionized the science of our origins.”

A comparison of infant and adult endocranial volumes also indicates more human-like protracted brain growth in Australopithecus afarensis , likely critical for the evolution of a long period of childhood learning in hominins.

In infants, CT scans of the dentition make it possible to determine an individual’s age at death by counting dental growth lines. Similar to the growth rings of a tree, virtual sections of a tooth reveal incremental growth lines reflecting the body’s internal rhythm. Studying the fossilized teeth of the Dikika infant, the team’s dental experts calculated an age at death of 2.4 years.

The pace of dental development of the Dikika infant was broadly comparable to that of chimpanzees, and therefore faster than in modern humans. But given that the brains of Australopithecus afarensis adults were roughly 20% larger than those of chimpanzees, the Dikika child’s small endocranial volume suggests a prolonged period of brain development relative to chimpanzees.

“The combination of ape-like brain structure and human-like protracted brain growth in Lucy’s species was unexpected,” Kimbel said. “That finding supports the idea that human brain evolution was very much a piecemeal affair, with extended brain growth appearing before the origin of our own genus, Homo.”

Among primates, different rates of growth and maturation are associated with different infant-care strategies, suggesting that the extended period of brain growth in Australopithecus afarensis may have been linked to a long dependence on caregivers. Alternatively, slow brain growth could also primarily represent a way to spread the energetic requirements of dependent offspring over many years in environments where food is not always abundant.

In either case, protracted brain growth in Australopithecus afarensis provided the basis for subsequent evolution of the brain and social behavior in hominins, and was likely critical for the evolution of a long period of childhood learning.

Research article: Australopithecus afarensis endocasts suggest ape-like brain organization and prolonged brain growth. Science Advances. Philipp Gunz. Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adelube Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged.

Top video: Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and the “Dikika child” from Ethiopia pictured here) shed new light on the evolution of brain growth and organization. Several years of painstaking fossil reconstruction and counting of dental growth lines yielded an exceptionally preserved brain imprint of the Dikika child and a precise age at death. These data suggest that Australopithecus afarensis had an ape-like brain and prolonged brain growth. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig


Skull scans reveal evolutionary secrets of fossil brains

IMAGE: Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for "Lucy " and the "Dikika child " from Ethiopia pictured here) shed new light on the evolution of brain growth.

Scientists have long been able to measure and analyze the fossil skulls of our ancient ancestors to estimate brain volume and growth. The question of how these ancient brains compare to modern human brains and the brains of our closest primate cousin, the chimpanzee, continues to be a major target of investigation.

A new study published in تقدم العلم used CT-scanning technology to view three-million-year old brain imprints inside fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for "Lucy" and "Selam" from Ethiopia's Afar region) to shed new light on the evolution of brain organization and growth. The research reveals that while Lucy's species had an ape-like brain structure, the brain took longer to reach adult size, suggesting that infants may have had a longer dependence on caregivers, a human-like trait.

The CT-scanning enabled the researchers to get at two long-standing questions that could not be answered by visual observation and measurement alone: Is there evidence for human-like brain reorganization in Australopithecus afarensis, and was the pattern of brain growth in this species more similar to that of chimpanzees or that of humans?

To study brain growth and organization in A. afarensis, the researchers, including ASU paleoanthropologist William Kimbel, scanned eight fossil crania from the Ethiopian sites of Dikika and Hadar using high-resolution conventional and synchrotron-computed tomography. Kimbel, leader of the field work at Hadar, is director of the Institute of Human Origins and Virginia M. Ullman Professor of Natural History and the Environment in the School of Human Evolution and Social Change.

Lucy's species inhabited eastern Africa more than three million years ago--"Lucy" herself is estimated to be 3.2 million years old--and occupies a key position in the hominin family tree, as it is widely accepted to be ancestral to all later hominins, including the lineage leading to modern humans.

"Lucy and her kin provide important evidence about early hominin behavior--they walked upright, had brains that were around 20 percent larger than those of chimpanzees, and may have used sharp stone tools," explains coauthor Zeresenay Alemseged (University of Chicago), who directs the Dikika field project in Ethiopia and is an International Research Affiliate with the Institute of Human Origins.

Brains do not fossilize, but as the brain grows and expands before and after birth, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint on the inside of the bony braincase. The brains of modern humans are not only much larger than those of our closest living ape relatives but are also organized differently and take longer to grow and mature. Compared with chimpanzees, modern human infants learn longer and are entirely dependent on parental care for longer periods of time. Together, these characteristics are important for human cognition and social behavior, but their evolutionary origins remain unclear.

The CT scans resulted in high-resolution digital "endocasts" of the interior of the skulls, where the anatomical structure of the brains could be visualized and analyzed. Based on these endocasts, the researchers could measure brain volume and infer key aspects of cerebral organization from impressions of the brain's structure.

A key difference between apes and humans involves the organization of the brain's parietal lobe--important in the integration and processing of sensory information--and occipital lobe in the visual center at the rear of the brain. The exceptionally preserved endocast of "Selam," a skull and associated skeleton of an Australopithecus afarensis infant found at Dikika in 2000, has an unambiguous impression of the lunate sulcus--a fissure in the occipital lobe marking the boundary of the visual area that is more prominent and located more forward in apes than in humans--in an ape-like position. The scan of the endocranial imprint of an adult A. afarensis fossil from Hadar (A.L. 162-28) reveals a previously undetected impression of the lunate sulcus, which is also in an ape-like position.

Some scientists had conjectured that human-like brain reorganization in australopiths was linked to behaviors that were more complex than those of their great ape relatives (e.g., stone-tool manufacture, mentalizing, and vocal communication). Unfortunately, the lunate sulcus typically does not reproduce well on endocasts, so there was unresolved controversy about its position in Australopithecus.

"A highlight of our work is how cutting-edge technology can clear up long-standing debates about these three million-year-old fossils," notes coauthor Kimbel. "Our ability to 'peer' into the hidden details of bone and tooth structure with CT scans has truly revolutionized the science of our origins."

A comparison of infant and adult endocranial volumes also indicates more human-like protracted brain growth in Australopithecus afarensis, likely critical for the evolution of a long period of childhood learning in hominins.

In infants, CT scans of the dentition make it possible to determine an individual's age at death by counting dental growth lines. Similar to the growth rings of a tree, virtual sections of a tooth reveal incremental growth lines reflecting the body's internal rhythm. Studying the fossilized teeth of the Dikika infant, the team's dental experts calculated an age at death of 2.4 years.

The pace of dental development of the Dikika infant was broadly comparable to that of chimpanzees and therefore faster than in modern humans. But given that the brains of Australopithecus afarensis adults were roughly 20 percent larger than those of chimpanzees, the Dikika child's small endocranial volume suggests a prolonged period of brain development relative to chimpanzees.

"The combination of apelike brain structure and humanlike protracted brain growth in Lucy's species was unexpected," says Kimbel. "That finding supports the idea that human brain evolution was very much a piecemeal affair, with extended brain growth appearing before the origin of our own genus, وطي."

Among primates, different rates of growth and maturation are associated with different infant-care strategies, suggesting that the extended period of brain growth in Australopithecus afarensis may have been linked to a long dependence on caregivers. Alternatively, slow brain growth could also primarily represent a way to spread the energetic requirements of dependent offspring over many years in environments where food is not always abundant. In either case, protracted brain growth in Australopithecus afarensis provided the basis for subsequent evolution of the brain and social behavior in hominins and was likely critical for the evolution of a long period of childhood learning.


شاهد الفيديو: اكتشاف علمي نادر لشجرة عمرها 20 مليون عام.! (قد 2022).


تعليقات:

  1. Ander

    يا لها من العبارة الصحيحة ... سوبر ، فكرة رائعة

  2. Darg

    أتذكر أن أحدهم نشر الصور ...

  3. Banbrigge

    هل هذا كل شيء؟

  4. Oji

    أعتذر عن التدخل ... لقد كنت هنا مؤخرًا. لكن هذا الموضوع قريب جدًا مني. جاهز للمساعدة.

  5. Zulusar

    شخص ما لديه حرف اليكسيا)))))



اكتب رسالة