Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Rekonstrukcja mięśni dowodzi, że 3 miliony lat temu Lucy poruszała się w pozycji wyprostowanej

Recommended Posts

Cyfrowa rekonstrukcja mięśni słynnej Lucy, przedstawicielki gatunku Australopithecus afarensis, pokazuje, że potężna mięśnie nóg i miednicy były przystosowane do chodzenia pod drzewach, ale mięśnie kolan pozwalały na przyjęcie w pełni wyprostowanej postawy. Lucy żyła na terenie dzisiejszej Etiopii przed ponad 3 milionami lat. Jej skamieniałe szczątki odkryto w latach 70. ubiegłego wieku. Teraz doktor Ashleigh Wiseman z Wydziału Archeologii Cambridge University wykonała trójwymiarową rekonstrukcję jej mięśni.

Lucy to przykład jednego z najlepiej zachowanych szkieletów rodzaju Australopithecus. Doktor Wiseman wykorzystała opublikowane ostatnio dane i była w stanie odtworzyć po 36 mięśni w każdej z nóg Lucy. Symulacja wykazała, że australopitek był znacznie mocnej umięśniony niż człowiek współczesny. Na przykład główne mięśnie w łydkach i udach były dwukrotnie większe niż u H. sapiens. My mamy znacznie większy stosunek tłuszczu do mięśni. U człowieka współczesnego mięśnie stanowią 50% masy uda. U Lucy było to nawet 74%.

Paleoantropolodzy sprzeczają się, jak Lucy chodziła. Według jednych, jej sposób poruszania się przypominał kaczy chód, jaki widzimy u szympansów, gdy chodzą na dwóch nogach. Zdaniem innych, jej ruchy były bardziej podobne do naszego chodu w pozycji całkowicie wyprostowanej. W ciągu ostatnich 20 lat przewagę zaczęła zdobywać ta druga opinia. Badania Wiseman to kolejny argument za w pełni wyprostowaną Lucy. Wynika z nich bowiem, że mięśnie prostowniki stawu kolanowego, do których należą mięsień czworogłowy uda, naprężacz powięzi szerokiej uda, krawiecki i stawowy kolana, i dźwignia jaką zapewniały, pozwalały na wyprostowanie kolana w takim samym stopniu jak u zdrowego H. sapiens.

Możemy stwierdzić zdolność Lucy do poruszania się w pozycji wyprostowanej tylko wówczas, jeśli zrekonstruujemy mięśnie i sposób ich pracy. Obecnie jesteśmy jedynym zwierzęciem, które jest w stanie stać w pozycji wyprostowanej z wyprostowanymi kolanami. Budowa mięśni Lucy wskazuje, że poruszała się w pozycji wyprostowanej równie sprawnie jak my. Także wówczas, gdy przebywała na drzewie. Lucy prawdopodobnie poruszała się w sposób, jakiego obecnie nie obserwujemy u żadnego żyjącego gatunku, mówi Wiseman.

Australopithecus afarensis żył na rozległych sawannach oraz w gęstych lasach. Wykonana przez Wiseman rekonstrukcja pokazuje, że w obu tych środowiskach poruszał się równie sprawnie.

Rekonstrukcja mięśni była już wykorzystywana na przykład do oceny prędkości biegu gatunku Tyrannosaurus rex. Wykorzystując podobną technikę do badania naszych przodków możemy odkryć całe spektrum sposobów poruszania się, które napędzały naszą ewolucję. W tym i te zdolności, które utraciliśmy, mówi Wiseman.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z kilku brytyjskich uniwersytetów szczegółowo zbadali strongmana Eddiego Halla – człowieka, który w martwym ciągu podniósł 500 kg. – i ze zdumieniem stwierdzili, że w podnoszeniu tak wielkich ciężarów bardzo ważną rolę odgrywają mięśnie, którym dotychczas nie przypisywano tak dużego znaczenia. Eddie został poddany serii testów siłowych oraz skanowaniu za pomocą rezonansu magnetycznego, a jego strukturę mięśni i ścięgien porównano z danymi innych ludzi, zarówno trenujących sporty, jak i nietrenujących.
      Badania wykazały, że masa mięśniowa dolnej części ciała Eddiego była o 96% większa, niż masa mięśniowa przeciętnego niewytrenowanego mężczyzny. Największe różnice – od 120 do 202 procent – zauważono w mięśniach stóp odpowiedzialnych m.in. za rozciąganie palców oraz stabilizację ścięgien pod obciążeniem oraz grupie mięśni stabilizujących miednicę i uda. Duża różnica masy, sięgająca 100%, występowała też w mięśniu czworogłowym uda. Wszystkie wymienione mięśnie były kluczowe dla zadań, jakie wykonują strongmani, takich jak podnoszenie, noszenie i ciągnięcie ciężarów.
      Inne mięśnie okazały się znacznie mniej istotne. Na przykład mięśnie odpowiedzialne za zginanie stawu biodrowego były u Eddiego „zaledwie” o 23–65 procent większe niż u przeciętnego nietrenującego mężczyzny. A więzadło rzepki było o 30% grubsze, mimo że jest ono połączone z grubszym o 100% mięśniem czworogłowym uda.
      Największą jednak niespodziankę sprawiły mięśnie stabilizujące miednicę i uda. Spodziewaliśmy się, że u Eddiego – strongmana i rekordzisty w martwym ciągu – najbardziej rozwinięte będą mięśnie odpowiedzialne za zginanie kolan i stawów biodrowych. Miał je dobrze rozwinięte, ale zaskoczyło nas, że najbardziej rozwinięte miał mięśnie stabilizujące miednicę i uda: mięsień krawiecki, mięsień smukły i mięsień półścięgnisty. To wskazuje, że mięśnie te odgrywają większą rolę w podnoszeniu i noszeniu ciężarów, niż dotychczas przypuszczaliśmy, mówi profesor Jonathan Folland. A doktor Tom Balshaw dodaje, że zrozumienie siły i budowy mięśni ważne jest zarówno dla sportowców, jak i dla zdrowego starzenia się. Wciąż jednak mamy ograniczoną wiedzę dotyczącą ludzi o ekstremalnej sile, stwierdza uczony.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Journal of Applied Physiology.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy wykorzystał pobrane w pobliży Fidżi koralowce, które żyły w ciągu 627 lat i – w połączeniu z innymi danymi – odtworzył zmienność temperatury i klimatu Pacyfiku od 1370 roku. Badania pokazały, w jaki sposób zmiany powodowane przez człowieka wpływają na naturalną długoterminową zmienność klimatyczną na Pacyfiku.
      Naukowcy stwierdzili, że w latach 1380–1553 temperatura oceanu w pobliżu Fidżi była bardzo wysoka, porównywalna z temperaturą z końca XX i początku XXI wieku. Połączenie tych danych z innymi danymi z lokalnych koralowców wykazały, że obserwowany od 1920 roku wzrost temperatury Pacyfiku – za których w głównej mierze odpowiada działalność człowieka – stanowi znaczące odchylenie od wzorców naturalnej zmienności obserwowanych w poprzednich wiekach. Okazało się tez, że obecna temperatura oceanu jest najwyższa od 653 lat.
      Zmiany temperatury oceanów wpływają na wzrost koralowców, można więc je wykorzystać do rekonstrukcji temperatury. Użycie 627-letniego zapisu to bezprecedensowe osiągnięcie, dzięki którym możliwe było wykonanie najdłuższej z dotychczasowych rekonstrukcji temperatury powierzchni oceanu. Została ona wykonana na podstawie badań stosunku strontu do wapnia w koralowcu Diploastrea heliopora.
      Uczeni z Meksyku, Wielkiej Brytanii, Australii, Niemiec i Francji użyli danych koralowców do odtworzenia Pacyficznej Oscylacji Międzydekadalnej (IPO). To wielkoskalowe zjawisko, które wpływa na zmienność klimatu na całym oceanie.
      Ta nowa, długoterminowa rekonstrukcja pozwala na odróżnienie sygnału obecnej zmiany klimatu od naturalnej zmienności Pacyfiku. Lepsze zrozumienie przeszłości pozwoli nam na lepsze przewidywanie przyszłości. Pokazuje też, że obecne ogrzewanie się Pacyfiku spowodowane jest zmianą klimatu, a nie naturalnymi zmianami, mówi doktor Ariaan Purich z Monash University.
      Wyniki badań ukazały się niecały tydzień po tym, jak w Nature opublikowano artykuł, którego autorzy poinformowali, że Wielka Rafa Koralowa jest zagrożona przez najcieplejsze od 400 lat wody oceanów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści z Wydziału Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu (UPWr) zrekonstruują część dzioba samicy dzioboroga abisyńskiego (Bucorvus abyssinicus) z ZOO Łódź. Joanna, bo tak ptak ma na imię, uległa kiedyś wypadkowi i połamała sobie dziób. Obecna proteza nie jest, niestety, trwała. Ostatnio dzioboróg przeszedł w Klinice Chirurgii UPWr tomografię dzioba.
      Dziób, poza tym, że jest „paszczą” do jedzenia, pełni jeszcze wiele innych funkcji: [jest wykorzystywany do] pielęgnowania upierzenia, budowania gniazda, wychowywania młodych. Jest jak twarz i dłonie naraz dla człowieka – opowiada dr Anna Bunikowska, lekarka weterynarii w Miejskim Ogrodzie Zoologicznym w Łodzi.
      Dr Tomasz Piasecki, adiunkt z Katedry Epizootiologii z Kliniką Ptaków i Zwierząt Egzotycznych UPWr, wyjaśnia, że wykonanie dobrej i trwałej protezy nie jest wcale łatwe. Wcześniej naukowcy wypożyczyli okaz z Muzeum Przyrodniczego Uniwersytetu Wrocławskiego i wykonali tomografię jego kompletnego dzioba. [...] Dziś wykonaliśmy tomograf dzioba Joanny i na tej podstawie będziemy mogli przystąpić do projektu protezy. Musimy się też zastanowić, jak potem tę protezę przymocować. Dziób będzie prawdopodobnie wydrukowany w [...] 3D z odpowiedniego tworzywa i koniecznym będzie lekkie jego skrócenie, by móc go stabilnie zamocować - podkreśla specjalista.
      Prace i przygotowania jeszcze trochę potrwają. Zgodnie z planem, zabieg rekonstrukcji ma zostać przeprowadzony w klinice UPWr za 1-1,5 miesiąca.
      Dziobórg (in. dzioborożec) abisyński występuje w środkowej Afryce na południe od Sahelu.  Samce są nieco większe od samic. Gatunek ten zamieszkuje sawanny, regiony kamieniste, a także półpustynne zakrzewienia. Lubi krótszą roślinność, która ułatwia mu żerowanie na bezkręgowcach i małych kręgowcach (ptak odżywia się m.in. pająkami, gąsienicami, żółwiami czy jaszczurkami). B. abyssinicus jest narażony na wyginięcie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Lucy, historyczna misja do planetoid trojańskich, spotka się ze swoją pierwszą asteroidą już w bieżącym roku. Początkowo planowano, że przelot Lucy w pobliżu pierwszej planetoidy będzie miał miejsce w 2025 roku, kiedy to pojazd miał się zbliżyć do Donaldjohansona, nazwanej tak na cześć odkrywcy szczątków hominina Lucy, od którego misja wzięła nazwę. Nadarzyła się jednak okazja, by wcześniej odwiedzić asteroidę 1999 VD57, a przy okazji przetestować unikatowy system nawigacyjny pojazdu.
      Planetoidy trojańskie, zwane trojanami Jowisza czy po prostu Trojanami, to pozostałości po formowaniu się Układu Słonecznego. Mogą więc dostarczyć cennych informacji na temat jego historii. Tworzą one dwie grupy. Jedna z nich znajduje się w punkcie libracyjnym L4 orbity Jowisza, a druga w punkcie L5. Przyjęło się, że asteroidy z punktu L4 nazywa się imionami greckich bohaterów, dlatego też cała grupa zyskała nieoficjalną nazwę „Greków”. Z kolei asteroidy z punktu L5 zwane są „Trojańczykami”. Obie grupy poruszają się po orbicie Jowisza, a kierunek ruchu powoduje, że Trojańczycy gonią Greków. Co interesujące, zanim taki podział na grupy został ustalony dwie wcześniej odkryte asteroidy – Patroklus i Hektor – zostały już nazwane. W efekcie, w grupie Trojańczyków znajduje się grecki szpieg, a w grupie Greków jest szpieg trojański.
      Lucy została wystrzelona w październiku 2021 roku. Rok później pojazd po raz pierwszy skorzystał z asysty grawitacyjnej Ziemi. Oddziaływanie naszej planety przyspieszyło Lucy i skierowało ją za orbitę Marsa. W 2024 roku pojazd po raz kolejny przeleci w pobliżu Ziemi, korzystając z jej asysty grawitacyjnej i pomknie w kierunku głównego pasa planetoid – znajdującego się między Marsem a Jowiszem – gdzie spotka się z Donaldjohansonem. NASA zdecydowała właśnie, że wcześniej – 1 listopada 2023 r. – dojdzie do spotkania z 1999 VD57.
      W głównym pasie asteroid znajdują się miliony obiektów. Wybrałem 500 000 z nich o dobrze zdefiniowanych orbitach, by zobaczyć, czy Lucy będzie przelatywała na tyle blisko któregoś z nich, że będziemy mogli się mu przyjrzeć. Ta asteroida się wyróżniała. Oryginalna trajektoria Lucy przebiegała w odległości 40 000 mil od 1999 VD57. To co najmniej trzykrotnie bliżej niż do jakiejkolwiek innej asteroidy, mówi Raphael Marschall z Obserwatorium w Nicei.
      Jednak zespół nadzorujący misję zdał sobie sprawę, że wystarczy niewielki manewr, by Lucy mogła podlecieć bliżej do asteroidy. Zdecydowano więc, że w ramach testu pionierskiego systemu nawigacyjnego Lucy pojazd zbliży się do 1999 VD57. Nowy system ma rozwiązać problem trapiący misje polegające na przelocie w pobliżu asteroidy. W czasie takich misji trudno jest dokładnie określić, w jakie odległości od asteroidy znajduje się pojazd i w które miejsce należy nakierować kamery.
      W przeszłości radzono sobie z tym problemem wykonując bardzo duża zdjęć regionu, z którym mogła znajdować się asteroida. To metoda mało efektywna, podczas której wykonuje się dużo pustych zdjęć. Lucy będzie pierwszą misją wykorzystującą automatyczny system śledzenia asteroidy. Pozwoli na wykonanie znacznie większej liczby zdjęć obiektu, wyjaśnia Hal Levison z Southwest Research Institute Boulder. Okazało się, że 1999 VD57 powoli przetestować tę nigdy wcześniej nieużywaną technikę. Szczególnie, że położenie Lucy i asteroidy względem siebie, przede wszystkim kąt względem Słońca, pod jakim Lucy będzie zbliżała się do asteroidy, są bardzo podobne do charakterystyk planowanych spotkań Lucy z Trojanami.
      Dotychczas 1999 VD57 w ogóle nie była brana pod uwagę jako cel misji, gdyż jest bardzo mała. Ma zaledwie 700 metrów średnicy. Będzie więc najmniejszą asteroidą z głównego pasa planetoid, jaką odwiedzi pojazd wysłany przez człowieka. Rozmiarami przypomina bliskie Ziemi asteroidy, które były celami misji OSIRIS-REx i DART. Teraz jednak zdecydowano, że w maju Lucy przeprowadzi manewr, w wyniku którego kilka miesięcy później zbliży się do 1999 VD57 na odległość zaledwie 450 kilometrów.
      Jak już wspomnieliśmy, w 2025 roku pojazd odwiedzi Donaldjohansona, a następnie poleci do Greków. W latach 2027–2028 spotka się z planetoidą Eurybatesem i jej satelitą Polimele, a następnie z Leukusem i Orusem. Później wróci w pobliże Ziemi, w 2031 roku po raz trzeci skorzysta z asysty grawitacyjnej, która wystrzeli ją w stronę Trojańczyków. W 2033 roku przeleci obok układu podwójnego Patroklos-Menojtios.
      Lucy nie tylko jest pierwszą misją do asteroid trojańskich Jowisza, ale też misją, która odwiedzi najwięcej planetoid w historii. Teraz to jej listy celów dopisano kolejną asteroidę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jaki sposób mózg decyduje, jak najlepiej poruszać naszym ciałem? Okazuje się, że dla układu nerwowego to spore wyzwanie, gdyż mamy setki mięśni, które muszą być koordynowane setki razy na sekundę, a liczba możliwych wzorców koordynacji, z których musi wybierać mózg, jest większa niż liczba ruchów na szachownicy, mówi profesor Max Donelan z kanadyjskiego Simon Fraser University. Donelan i jego zespół badali, w jaki sposób ciało adaptuje się d nowych ruchów. A ich badania mogą mieć znaczenie zarówno dla treningu sportowców, jak i rehabilitacji niepełnosprawnych.
      Naukowcy zauważają, że bardzo często doświadczamy zmian zarówno w naszym organizmie, jak i w środowisku zewnętrznym. Być może lubisz biegać w niedzielę rano, Twoje mięśnie będą tym bardziej zmęczone im dłuższy dystans przebiegniesz. A może w czasie wakacji biegasz po plaży, gdzie podłoże jest luźne i nierówne w porównaniu z chodnikiem, po którym codziennie chodzisz. Od dawna jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w sposobie poruszania się, ale dotychczas chyba nie docenialiśmy, w jaki sposób nasz organizm do takich zmian się adaptuje, stwierdza Donelan.
      Chcąc przyjrzeć się tym zmianom kanadyjscy neurolodzy podjęli współpracę z inżynierami z Uniwersytetu Stanforda, którzy specjalizują się w tworzeniu egzoszkieletów.
      Badania kanadyjsko-amerykańskiego zespołu przyniosły bardzo interesujące wyniki. Okazało się, że system nerwowy, ucząc się wzorców koordynacji nowych ruchów, najpierw rozważa i sprawdza wiele różnych wzorców. Stwierdzono to, mierząc zmienność zarówno samego ruchu ciała jako takiego, jak i ruchów poszczególnych mięśni i stawów. W miarę, jak układ nerwowy adaptuje się do nowego ruchu, udoskonala go, a jednocześnie zmniejsza zmienność. Naukowcy zauważyli, że gdy już nasz organizm nauczy się nowego sposobu poruszania się, wydatek energetyczny na ten ruch spada aż o 25%.
      Z analiz wynika również, że organizm odnosi korzyści zarówno z analizy dużej liczby możliwych wzorców ruchu, jak i ze zmniejszania z czasem liczby analizowanych wzorców. Zawężanie poszukiwań do najbardziej efektywnych wzorców pozwala bowiem na zaoszczędzenie energii.
      Zrozumienie, w jaki sposób mózg szuka najlepszych sposobów poruszania ciałem jest niezwykle ważne zarówno dla ultramaratończyka, przygotowującego się do biegu w trudnym terenie, jak i dla pacjenta w trakcie rehabilitacji po uszkodzeniu rdzenia kręgowego czy wylewu. Na przykład trener, który będzie wiedział, w którym momencie organizm jego podopiecznego zaadaptował się do nowego programu treningowego, będzie wiedział, kiedy można wdrożyć kolejne nowe elementy. A twórcy egzoszkieletów pomagających w rehabilitacji dowiedzą się, w którym momencie można przed pacjentem postawić nowe zadania, bo dobrze opanował wcześniejsze.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...