Нейтронный луч поможет опознать обгоревшие кости
- Джонатан Уэбб
- Научный корреспондент Би-би-си
Автор фото, STFC
Подпись к фото,Исследователи надеются понять, как именно меняется структура обгорелой кости
Португальские исследователи применяют нейтронные пучки для изучения молекулярных изменений в костях, подвергшихся воздействию высоких температур.
Сейчас они проводят эксперименты в оксфордской лаборатории ISIS. Цель исследования – облегчить работу криминологов и археологов.
Попадая в огонь, кости уменьшаются в размерах, что значительно затрудняет задачу определения возраста, пола и размеров тела до того, как оно сгорело.
Отражая пучок нейтронов от костей, часть из которых подверглась горению, а часть — нет, исследователи надеются понять, как именно меняется структура обгоревшей кости.
«Проблема состоит в том, что когда скелет оказывается в условиях чрезвычайно высоких температур, как например при крушении самолета или лесном пожаре, огонь меняет структуру костей. Например, уменьшается размер кости», — говорит Давид Гонсалвеш, остеолог из Коимбрского университета в Португалии.
«Мы пытаемся понять, поддаются ли эти изменения измерениям, и если да, то можем ли мы рассчитать конкретный масштаб уменьшения размеров кости. Пока что мы не понимаем этот процесс», — говорит он.
Нейтроны и лазеры
Пытаясь определить, как именно огонь изменяет кристаллическую структуру кости, доктор Гонсалвеш и его коллеги надеются предоставить ученым способность получать полезную для них информацию о прошедших через огонь костях.
Автор фото, Research project of CEEI XXI Burned Skeletons
Подпись к фото,Кость до столкновения с высокой температурой (наверху) и после, демонстрирует насколько меняются размеры кости после пожара
«Идея состоит в том, чтобы «вернуть» сгоревшую кость в ее изначальное состояние, а затем опираться на показатели размеров тела, как и с нормальной костью», — сказал доктор Гонсалвеш.
Этот проект зародился после того, как доктор Гонсалвеш обсудил проблему изучения сгоревших костей со своим коллегой в Коимбрском университете Марией Маркеш, которая использует лучи высокоэнергетического видимого света и пучки частиц для исследования микроскопических биологических структур.
«Я подумала, что это чрезвычайно интересно – и сразу же подумала о нейтронах», — говорит доктор Маркеш.
Она, доктор Гонсалвеш и еще несколько коллег в течение пяти дней проводили эксперименты в оксфордской лаборатории ISIS.
«Нейтроны удобны тем, что они позволяют нам увидеть то, что [лазеры и другие источники света] не могут сделать», — говорит она.
Точно измеряя, как нейтроны рассеиваются после столкновения с костью, доктор Маркеш и ее коллеги могут определить структуру ее атомов.
«Мы измеряем изменения в вибрациях в атомах в кости. То есть, мы измеряем структуру», — объясняет .
Помощь палеонтологам
Автор фото, STFC
Подпись к фото,Доктор Маркес и ее коллеги говорят, что система установления признаков кости до пожара будет разработана лишь через несколько лет
В лаборатории ISIS исследователи направляли на образцы различные лучи энергии: чрезвычайно яркий поток нейтронов, лазеры, ультрафиолетовые лучи.
Образцы представляли собой размолотые в порошок кости, а именно бедренной и плечевой кости трех разных скелетов, которые Коимбрский университет получил для научных исследований.
«Это человеческие скелеты тел, которые никто не забрал с муниципальных кладбищ», — говорит доктор Гонсалвеш.
В Португалии людей обычно хоронят в так называемых «нишах» в стене кладбища. По прошествии многих лет (обычно более 30) родственники должны перезахоронить усопшего. Если родственников не оказывается, то администрация кладбища распоряжается останками сама.
Каждая пара костей сначала изучалась в ее изначальном состоянии, а затем была подвергнута воздействию температур в 500, 700 или 900 градусов.
Сейчас исследователи начали процесс анализа полученных данных, но говорят, что испытывают значительный оптимизм.
Но доктор Гонсалвеш подчеркивает, что это лишь ранний этап исследования и что объем выборки был небольшим.
Для статистически приемлемых результатов необходимо гораздо большее число скелетов.
По словам профессора Фила Маннинга из Манчестерского университета, криминологи, а также ученые, из других сфер науки, с большим интересом ожидают результатов исследования.
«Это очень важный вклад в науку. Я думаю, что результаты могут быть применены не только в археологии, но и, например, палеонтологии, — говорит он. — Если этот метод продемонстрирует вариации в структуре кристаллической решетки кости, и как она меняется при сжигании, то это значительно улучшит наше понимание методов захоронения в далеком прошлом».
Импланты из нового сплава смогут заменить человеческие кости — Российская газета
Ученые из НИТУ «МИСиС» вместе с канадскими коллегами создали сплав с такой упругостью, что его впервые можно использовать как полноценную замену костям. Области его применения очень перспективные. Например, новый сплав пригодится в системах поддержки позвоночника для лечения тяжелых форм сколиоза и в других медицинских имплантах.
Новый сплав: заправляешь порошком 3D-принтер и печатаешь любой металлический имплант. Фото: Сергей Савостьянов/ТАСС
— Группа молодых исследователей под руководством профессора Сергея Прокошкина на основе титана, циркония и ниобия разработала сплав с памятью формы, максимально похожий по биомеханическим свойствам на костную ткань, — рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. — Материал может применяться в качестве медицинского имплантата для замены костной ткани.
Человеческий организм — достаточно агрессивная среда, поэтому для костных имплантов подойдут только биосовместимые и прочные материалы. Именно поэтому в последние годы самыми распространенными «заменителями» костей стали титановые конструкции.
Однако у них есть существенный недостаток: мало гибкости. Из-за этого равновесие в организме человека может быть серьезно нарушено. Как? Костная ткань перестает получать нагрузки (их берет на себя более жесткий материал имплантата), и ее клетки постепенно отмирают.
Как следствие — связь имплантата с костью пропадает, он расшатывается и нуждается в замене.
Именно эту проблему удалось решить российским ученым. Сплав титан-цирконий-ниобий полностью биосовместим. При этом из-за одинаковой с костью упругости сделанные из этого сплава имплантаты получатся намного более долговечными. Его можно будет использовать даже в персонализированной медицине: заправляешь порошком 3D-принтер и печатаешь любой металлический имплант с любой степенью пористости.
Человеческий организм — достаточно агрессивная среда, поэтому для костных имплантов подойдут только биосовместимые и прочные материалы
— Сейчас наша международная научная группа разрабатывает промышленную технологию получения заготовок — прутков круглого сечения для будущих имплантатов, — говорит старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС» Вадим Шереметьев. — Эти прутки нужны для систем транспедикулярной фиксации позвоночника, которые крепятся через ножку (педикулу) позвонка и применяются для лечения сложных форм сколиоза.
Балки из сплава титан-цирконий-ниобий будут долговечными и упругими, благодаря чему риск нанести травму пациенту снизится, а качество его жизни улучшится.
Хрупкие кости современного человека это результат снижения физической активности
Хрупкие кости современного человека это результат снижения физической активности
«Мы решили проверить три потенциальных объяснения хрупкости костей современного человека и любой из них может быть интересен», сказал Тимоти М. Райан, доцент антропологии и информационных технологий. «То, что мы обнаружили, оказалось очень интересным.»
Наиболее правдоподобное объяснение, сказал он, что отсутствие постоянной физической активности приводит к тому, что кость головки бедренной кости стала тоньше и легче, чем кость у людей из более мобильных групп населения или современных приматов, таких как шимпанзе, гориллы и орангутанги. Другие два возможных объяснения это то, что люди и приматы имеют разную структуру костной ткани из-за генетики, у людей произошло изменение костей в более легкие и тонкие, или, то, что крупные суставные поверхности, необходимые для хождения на двух ногах, снизило нагрузку на кости и кости стали слабыми, но такое вряд ли может быть правдой.
Райан, совместно с Колином Н. Шоу в Кембриджском университете (Великобритания), изучали тазобедренные суставы, чтобы определить, какое из трех возможных объяснений более вероятно. Они изучили тазобедренные суставы в различных группах населения и сравнили с костями ранних земледельцев и приматов сопоставимого размера. Человеческие кости ранних земледельцев принадлежали людям, которые когда –то проживали на территории штата Иллинойс. Кости приматов в основном были получены из коллекций.
Исследователи использовали неинвазивную микрокомпьютерную томографию для сканирования тазобедренных костей. В целом, в исследование было изучено 59 взрослых людей и 229 приматов. Райан и Шоу сравнили трабекулярность костей среди трех групп.
«Результаты данного исследования показывают, что в человеческих популяциях с расходящимися паттернами отмечались значительные различия в структурных характеристиках губчатой ??кости проксимального отдела бедренной кости», сообщили исследователи в Трудах Национальной академии наук.
Исследователи обнаружили, что у земледельцев была значительно меньшая масса костной ткани, чем у собирателей. Тем не менее, кости собирателей по плотности уступали костям приматов .
«Есть другие вещи, которые могли бы объяснить некоторые различия между ранними земледельцами и собирателями «, сказал Райан. «Количество выращиваемых зерновых в рационе земледельцев, в данном случае кукурузы, а также возможные недостатки пищевого кальция могли также способствовать снижению костной массы. Но, похоже, однако, что биомеханические аспекты собирателей играют большую роль «.
«Результаты данного исследования имеют большое значение для понимания формирования человеческого скелета и связь с возрастной потерей костной ткани у современных человеческих популяций», сообщают исследователи. «Нам необходимо понять разницу в структуре костей, вызванную диетой, поведением и эволюцией», сказал Райан. «Тем не менее, я думаю, что ключевым является достаточная физическая активность и мобильность с самого раннего возраста, что делает кости приматов и человека собирателя сильнее.
В ЮАР обнаружены кости неизвестного ранее предка человека
Неизвестный ранее вид низкорослых людей найден в южноафриканской пещере. Они имели небольшой мозг и лазали по деревьям, а по виду напоминали индонезийских «хоббитов».
Останки древнего человекоподобного существа, найденные в пещере в ЮАР, могут переписать историю эволюции человека. Существа были весьма примитивны: обладали в два раза меньшим объемом мозга по сравнению с современными людьми, а строение плечей напоминало обезьянье — это помогало им лучше лазать по деревьям. Однако по другим своим характеристикам они больше похожи на современных людей.
По словам ученых, находка уже вошла в ряд величайших открытий последних десятилетий, проливших свет на формирование облика современного человека.
Началось все два года назад, когда двое спортсменов-спелеологов Cтивен Такер и Рик Хантер проникли в пещеру Райзинг Стар в 50 км к северу от Йоханнесбурга.
Пещера была популярна с 1960-х годов и потому хорошо исследована и картирована. Однако Такер и Хантер хотели найти еще не изведанные ходы. Они обнаружили новый «шкурник», как называют спелеологи узкий лаз, куда пробраться можно, лишь сложив руки. Проникнув в большой зал, они забрались на ребристую стену и оказались в небольшой полости со множеством сталактитов. Спустившись по крутому узкому скату, они оказались в еще одной полости с кальцитовыми, похожими на торчащие пальцы отложениями в углу. Однако не это привлекло их внимание.
Повсюду на полу валялись кости, которые спелеологи сначала приняли за современные. Кости не были сложены — создавалось впечатление, что их кто-то разбросал по полу пещеры.
Среди них парни нашли нижнюю челюсть с зубами, которая напоминала человеческую.
Однако специалистам уже по снимкам стало ясно, что это не кости современного человека — та же челюсть и зубы слишком примитивны.
Из-за сложности с проникновением в пещеру ученым пришлось кинуть клич в Facebook, чтобы найти ловких людей небольшого роста с научным бэкграундом для доставки костей на поверхность. С финансовой поддержкой National Geographic удалось собрать 60 ученых, организовать помощь местных жителей. Так ученые сначала смогли поднять на поверхность более 400 костей и откопать наполовину погруженный в грунт череп. Вскоре стало ясно, что кости принадлежат не одному, а сразу нескольким существам.
В итоге было извлечено около 1550 костей, принадлежавших минимум 15 существам, — это больше, чем где-либо, среди аналогичных находок в Африке.
«Мы нашли совершенно поразительное существо», — говорит антрополог Ли Бергер. «Мы нашли взрослых и детей, принадлежавших роду Homo, но сильно отличавшихся от современных людей. Сами они очень маленькие, их мозг был маленький, как у шимпанзе. Единственные, кто на них похожи, — так называемые хоббиты с индонезийского острова Флорес («Газета.Ru» рассказывала про находку
, сделанную в 2003 году)», — говорит профессор антропологии Чарльз Мусиба.
«Руки имели те же особенности, что у человека, для хватания предметов, а изогнутые пальцы помогали в лазанье», — считает Кейли Орр, изучавшая кости. Древним родственникам человека дали название Homo naledi в честь названия пещеры — «наледи» на местном наречии означает «звезда».
Одной из главных загадок стало то, почему кости были помещены в труднопроходимой пещере намеренно.
«Приобщение этих останков к любому известному сегодня виду человека проблематично. Если Homo naledi имеет схожие с Homo habilis, Homo rudolfensis, Homo erectus черты черепа и челюсти, то отличается от всех этих видов сводом черепа, верхней челюстью и морфологией нижней челюсти», — говорят ученые. Своим малым объемом мозга существа больше напоминали человека прямоходящего (Homo erectus).
Ли Бергер, говоря о предке человека, называет его «длинноногим», «безмозглым» и «долговязым».
Пока не удалось определить и точный возраст находки. «Если эти кости из позднего плиоцена или плейстоцена, то возможно, что это новый вид «маломозглого» древнего человека, представляющий собой переходное звено между австралопитеком и человеком прямоходящим», — говорится в статье, опубликованной в журнале eLife.
Однако, если кости более поздние, возможно, эти существа обитали уже тогда, когда на планете существовали предки людей с большим объемом мозга. «Это поднимает множество вопросов. Как много видов людей там обитало? Сосуществовали они вместе с людьми? Скрещивались ли с ними?» — говорит Мусиба.
Ученые установили, что найденные кости принадлежали как младенцам, так и особям возрастом 45 лет. По их словам, пещера может таить еще немало артефактов, которые предстоит открыть в будущем.
Ученые вживят компьютер в кости человека
Ультратонкий микрочип, прикрепляемый к кости скелета человека и отслеживающий его здоровье, разработали американские ученые. TengriMIX расскажет о новой технологии, которая позволит медикам контролировать состояние костей пациента изнутри.
Устройство, созданное учеными из Университета Аризоны (США), поможет медикам не только отслеживать процесс заживления костей после травм, но и может стать средством профилактики остеопороза (прогрессирующее заболевание, поражающее все кости скелета).
В научной работе, опубликованной в журнале Nature Communications, говорится, что устройство использует беспроводную технологию для отслеживания здоровья кости и ее способности заживать после травм или переломов. Авторы исследования отмечают, что переломы костей из-за хрупкости и остеопороза приводят к тому, что пациенты проводят в больницах больше времени, чем пациенты с сердечными приступами, раком молочной железы и предстательной железы.
©Gutruf Lab
«Будучи хирургом, я рад использованию измерений, собранных с помощью остеоинтеграции (вид вживления имплантата в костную ткань), чтобы однажды предоставить пациентам индивидуальную ортопедическую помощь с целью ускорения реабилитации и максимизации функций после травм», — сказал соавтор исследования доктор Дэвид Марголис в пресс-релизе.
Несмотря на то, что микрочип еще не готов к испытаниям на людях, ученые считают, что он также способен улучшить стандарты ухода за осложнениями костей, связанными со старением.
«Возможность контролировать состояние опорно-двигательного аппарата очень важна. С этим интерфейсом у вас, по сути, есть компьютер на кости. Эта технологическая платформа позволяет нам создавать исследовательские инструменты для ученых, чтобы узнать, как работает опорно-двигательный аппарат, и использовать собранную информацию для восстановления пациента и терапии», — сказал соавтор работы Филипп Гутруф.
Для безопасного прикрепления устройства на кости ученые создали ультратонкий микрочип размером с пенни и толщиной с лист бумаги. Гутруф также отмечает, что микрочип большего размера раздражал бы мышцы, движение которых могло вытащить устройство из кости.
«Тонкая структура устройства, примерно толщиной с лист бумаги, означает, что оно может соответствовать кривизне кости, образуя плотную поверхность», — подчеркивает соавтор разработки Алекс Бертон.
©Gutruf Lab
«Устройство также не нуждается в батарее, поскольку передает данные с помощью метода передачи энергии и связи, называемого NFC, который также используется в смартфонах для бесконтактной оплаты», — подчеркивает он.
Ученым также пришлось разработать клей с содержанием частиц кальция, который похож на обычные костные клетки. Естественная способность клеток костей обновлять внешние слои не позволила бы закрепить микрочип с использованием традиционного клейкого вещества.
«Кость думает, что устройство является ее частью, и обрастает до датчика. Это позволяет ему образовывать постоянную связь с костью и проводить измерения в течение длительного периода», — сказал Филипп Гутруф.
Ученые считают, что врачи смогут прикреплять микрочипы к сломанным или поврежденным костям во время операции, что позволит контролировать, как они заживают. Отслеживание процесса восстановления костей также поможет медикам узнать, когда пришло время удалить пластины или винты, которые часто удерживают кости вместе после перелома.
Тест на плотность костной ткани
Остеопороз возникает, когда костная масса или плотность костей в нашем организме снижается. Кости становятся более хрупкими, и вероятность переломов возрастает, особенно в области бедер, позвоночника и запястья. Тест на плотность костной ткани является индексом состояния здоровья костей.
Существуют факторы, указывающие на риск приобретения остеопороза.
Можно разделить их на две категории: генетические (семейные) факторы и поведенческие факторы.
Генетические и семейные факторы:
- ранняя менопауза, удаление яичников;
- излишняя худоба при высоком росте;
- наследственность болезни от матери.
- рассовая принадлежность (азиаты подвержены риску в больше степени, чем европейцы).
В настоящее время существует множество методов для измерения плотности костей.
Самый простой метод исследования минеральной плотности костной ткани — это использование обычной рентгенографии.
Более современный метод — Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия. Принцип работы двухэнергетического рентгеновского денситометра заключается в раздельном измерении энергии рентгеновского излучения при прохождении его через тело пациента. Ослабление рентгеновского излучения частично связано с костной тканью, а частично – с мягкими тканями. Используется рентгеновский пучок, спектр которого имеет два пиковых значения в различных энергетических диапазонах.
Исследование проходит очень быстро и дозы радиационного излучения очень малы.
Кому необходимо проверять минеральную плотность костной ткани:
- Женщинам, которым не хватает гормона эстрогена (это возможно из-за удаленных яичников).
- Женщинам с ранней менопаузой.
- Пациентам с семейной историей остеопороза и переломов.
- Пациентам с костными аномалиями.
- Пациентам, принимающим стероидные препараты в течение длительного времени.
- Людям старше 45 лет с малоподвижным образом жизни, с пониженным уровнем кальция, испытывающих глубокую привязанность к сигаретам, алкоголю и как ни странно чаю и кофе. Пожилые люди.
Остеопороз можно предотвратить включив в диету продукты с высоким содержанием кальция, гораздо лучше он усваивается с витаминами С и D. Важно начать питаться правильно задолго до возраста менопаузы.
Перелом бедра — Официальный сайт ФГБУЗ КБ №85 ФМБА России
О бедренной кости
Бедренная кость (лат.
— Femur) — это самая крупная, длинная кость в скелете человека. Кость имеет физиологические изгибы — саблевидную форму. Оба конца бедренной кости участвуют в образовании крупных суставах — тазобедренном и коленном. Верхний (проксимальный конец) бедра представлен головкой бедренной кости которая вращается в вертлужной впадине тазовой кости образуя тазобедренный сустав.
Нижний (дистальный) конец кости представлен двумя мыщелками, которые покрыты гиалиновым хрящем и участвуют в образовании коленного сустава. Практически на всем протяжении бедренной кости крепятся различные мышцы и капсульно-сухожильные образования.
Перелом бедренной кости
Переломы бедра могут возникать на разных ее уровнях. С возрастом, у пожилых людей перелом бедра происходит в верхнем (проксимальном) конце. Это происходит за счет ухудшения питания (трофики) костной ткани на этом уровне.
Переломы бедра бывают: чрезвертельные, перелом шейки бедра , перелом головки бедра.
Как правило, эти виды переломов встречаются у пожилых людей. Переломы диафиза бедренной кости (тела) и дистального конца (мыщелков) бедра происходят за счет высокой кинетической энергии направленной на этом уровне. Это происходит в результате сильного удара, при ДТП.
Виды переломов: поперечные, косые, оскольчатые, многооскольчатые, фрагментарные.
Виды переломов костей | |||
косой | оскольчатый | спиральный | со смещением |
Симптомы перелома бедренной кости
Симптоматика перелома бедренной кости зависит от уровня повреждения кости. При переломе верхнего (проксимального) конца кости — деформация области тазобедренного сустава, отек, нога как правило приведена кнутри, и ротирована кнаружи. Резкая боль при незначительных движениях в тазобедренном суставе, движения отсутствуют.
При переломе диафиза и проксимального конца бедра — деформация области бедра, отек , патологическая подвижность отломков. Одно из серьезных осложнений при переломах бедренной кости — это массивное кровоизлияние в мягкие ткани бедра. При переломах любого сегмента нарушается опороспособность конечности.
Диагностика перелома бедренной кости
Совокупность определенных клинико-диагностических данных позволяет наиболее точно диагностировать перелом бедренной кости. Основным инструментальным методом диагностики является рентгенография. Учитывая развитие медицинских технологий, применение компьюторной томографии в диагностике переломов костей и бедренной кости, позволяет максимально точно определить степень и сложность костных повреждений.
Лечение перелома бедренной кости
На сегодняшний момент ведущий метод лечения перелома бедренной кости – это оперативный метод. Суть этого метода заключается в том, чтобы в максимально быстрые сроки операция на бедренной кости позволила пациенту начать восстановление после тяжелой травмы.
По статистике у пожилых людей наиболее часто возникают переломы проксимального отдела бедренной кости — чрезвертельные, подвертельные и переломы шейки бедра. Лечение переломов у таких пациентов сводится к тому, чтобы максимально быстро вертикализировать, поднять на ноги человека. Операция выбора при переломах шейки бедра в современном мире является эндопротезирование тазобедренного сустава. Выполненная своевременно операция — тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава позволит избежать тяжелых, быстроразвивающихся осложнений.
При переломах вертельной области наиболее часто применяется металлостеосинтез. При помощи специальных металлических конструкций фиксируются костные фрагменты, что обеспечивает их консолидацию (сращение). При переломах диафиза (тела) выбор метода операции зависит от вида перелома. Использование накостного и внутрикостного (интрамедуллярного) методов фиксации, определяется индивидуально.
Основной задачей врача-травматолога является добиться оперативным методом максимально точного сопостановления костных отломков и восстановления функции конечности.
В нашем центре применяются самые современные оперативные методики лечения переломов бедренной кости.
Недавнее происхождение низкой плотности трабекулярной кости у современных людей
Значение
Человеческий скелет уникален тем, что имеет низкую трабекулярную плотность, что соответствует легкой форме человеческого тела. Однако остается неизвестным, когда в ходе эволюции человека впервые появилась эта уникальная характеристика. Насколько нам известно, это исследование — первое, в котором изучается плотность губчатой кости в скелете ископаемых гомининов, возраст которых составляет несколько миллионов лет. Результаты показывают, что трабекулярная плотность оставалась высокой на протяжении всей эволюции человека, пока она не уменьшилась значительно у современных людей, что предполагает возможную связь между изменениями в нашем скелете и усилением оседлости.
Abstract
Люди уникальны по сравнению с нашими ближайшими живыми родственниками (шимпанзе) и ранними ископаемыми гомининами тем, что имеют увеличенный размер тела и суставные поверхности нижних конечностей в сочетании с относительно изящным скелетом (то есть меньшей костной массой для нашего тела.
размер). Некоторые анализы показали, что, по крайней мере, в нескольких анатомических регионах современные люди сегодня, по-видимому, имеют относительно низкую трабекулярную плотность, но мало что известно о том, как эта плотность изменяется по всему человеческому скелету и у разных видов, или как и когда нынешние трабекулярные паттерны возникли на всем протяжении человеческого тела. ход человеческой эволюции.Здесь мы проверяем гипотезу о том, что ( и ) современные люди имеют низкую трабекулярную плотность во всех верхних и нижних конечностях по сравнению с другими таксонами приматов и ( II ) снижение трабекулярной плотности впервые произошло у ранних Homo erectus , согласуется со сдвигом в сторону современной анатомии локомоторного движения человека или, в последнее время, вместе с диафизарной грацилизацией у людей голоцена. Мы использовали периферическую количественную компьютерную томографию и микротомографию для измерения трабекулярной кости эпифизов конечностей (суставных концов длинных костей) у современных людей и шимпанзе, а также у ископаемых гомининов, отнесенных к Australopithecus africanus , Paranthropus robustus / Early Homons Homons .
neanderthalensis и ранний Homo sapiens .Результаты показывают, что только недавние современные люди имеют низкую трабекулярную плотность во всех суставах конечностей. Вымершие гоминины, в том числе до голоценовых Homo sapiens , сохраняют высокие уровни, наблюдаемые у нечеловеческих приматов. Таким образом, низкая трабекулярная плотность недавнего современного человеческого скелета возникла на поздних этапах нашей эволюционной истории, возможно, в результате усиления оседлости и опоры на технологические и культурные инновации.
Облигатное двуногие ноги — отличительная черта человека, которая отличает нас от наших ближайших ныне живущих родственников, африканских обезьян, — изменило человеческий скелет.Среди этих уникальных особенностей — длинные нижние конечности с большими суставными поверхностями. Эти большие суставные поверхности помогают распределять нагрузки по большей площади поверхности и, таким образом, лучше противостоят высоким силам, возникающим во время движения на две конечности вместо четырех (1⇓⇓⇓ – 5).
Ранний африканский Homo erectus в возрасте 1,8–1,5 млн лет имел увеличенные суставные поверхности нижних конечностей (1, 3), больший рост (6) и массу тела (7, 8), чем у многих более ранних гомининов, и эта закономерность часто считается отражающей появление более современного человеческого плана тела (1, 3, 5, 6, 9; но также см. исх.7).
Современные скелеты человека (голоцен Homo sapiens ) также кажутся изящными по сравнению с более ранними гомининами (10⇓⇓⇓ – 14). Здесь «грацилизация» относится к снижению прочности и костной массы по сравнению с массой тела, полученной на основе костной ткани и общего размера кости, и изучалась в основном с использованием диафизарных кортикальных поперечных срезов кости (10–16). Хотя взаимосвязь между механической нагрузкой в течение жизни и прочностью кости, вероятно, будет сложной (17), есть много доказательств того, что повышенная механическая нагрузка приводит к увеличению относительной прочности кости (18).Таким образом, диафизарная грацилизация скелета у современных людей по сравнению с более ранними гомининами обычно объясняется снижением повседневной физической активности за счет технологических и культурных инноваций (6, 10, 13⇓ – 15, 19⇓⇓ – 22).
Также есть свидетельства того, что повышенный уровень активности и механическая нагрузка увеличивают минеральную плотность губчатой кости в костях конечностей (ссылка 23 и ссылки в ней). Однако, хотя в настоящее время существует обширная литература по изменению и эволюции прочности стержня длинных костей у людей и ископаемых гомининов (10, 15, 16, 24–27), исследований губчатой кости было сравнительно меньше (28–2). 30) из-за технических проблем при количественной оценке его структуры: ограниченный доступ к КТ с высоким разрешением (микроКТ), проблемы с сохранением и / или визуализацией тонких трабекулярных структур, особенно в окаменелостях, и длительное время обработки.Несколько исследований, изучающих отдельные элементы конечностей, сообщили о низкой трабекулярной плотности, измеряемой по объемной плотности (фракция трабекулярной кости, TBF или объем кости по отношению к общему объему), в недавних современных эпифизах человека. Современные рука (плечевая кость) и кисть (пястные кости) современного человека имеют низкий TBF (31, 32) и минеральную плотность (33) по сравнению с шимпанзе и орангутанами.
Этого открытия можно было ожидать, потому что люди редко используют свои верхние конечности для передвижения и поэтому обычно не подвергают кости своих верхних конечностей высоким нагрузкам поддержки веса тела.Действительно, современные кости верхних конечностей современного человека имеют относительно низкую диафизарную силу по сравнению с нижними конечностями (34). Однако современные люди имеют низкий TBF в пяточной кости (35) и плюсневой кости (36) по сравнению с человекообразными обезьянами, несмотря на увеличенную пропорциональную нагрузку и поддержку всей массы тела, возникающую при двуногом движении.
Насколько нам известно, это исследование является первым, в котором изучается, как плотность трабекул варьируется по всему аппендикулярному скелету человека, как это изменение соотносится с другими приматами и как трабекулярная плотность эволюционировала в линии гомининов.Мы проверяем гипотезы о том, что ( i ) современные люди имеют более низкий TBF во всех верхних и нижних конечностях по сравнению с таковым у других приматов и ( ii ) снижение TBF впервые произошло у африканских Homo erectus , что согласуется с сдвиг в сторону современной локомоторной анатомии человека или, в последнее время, в сочетании с диафизарной грацилизацией у современных людей.
Это первое, насколько нам известно, исследование TBF в суставах верхних и нижних конечностей ископаемых гомининов от позднего плиоцена Australopithecus до недавнего Homo .
Чтобы оценить, является ли низкая трабекулярная плотность системным явлением во всем скелете человека, мы исследовали трабекулярную плотность в семи эпифизарных элементах по всей верхней конечности (головка плечевой кости, проксимальный участок локтевой кости, дистальный отдел лучевой кости, головки пястных костей) и нижней конечности (головка бедренной кости, дистальный отдел). большеберцовая кость и головки плюсны) (Таблица 1 и Таблицы S1 и S2). Мы измерили трабекулярную плотность на 2D-изображении как отношение пикселей кости к общему количеству пикселей (то есть TBF) в определенной области интереса (ROI) для каждого эпифиза (рис.S1). Сначала мы сравнили TBF у современных эпифизов конечностей приматов (бабуинов, орангутангов, шимпанзе и современных людей) (Таблица 1 и Таблица S2). Мы также сравнили TBF у гомининов позднего плиоцена и плейстоцена ( n = 42) в контексте изменений формы тела у ранних Homo в период 1,8 млн лет и на протяжении плейстоцена (Таблица 1 и Таблица S2).
Размер выборки изученных таксонов
Результаты
Последние данные о плотности трабекул у современного человека.
Результаты показывают, что TBF у новейших современных людей ниже, чем у других исследованных таксонов приматов, в том числе в суставах нижних конечностей, которые, как можно ожидать, будут иметь больший TBF у преданных двуногих, несущих сравнительно большую массу тела через эти конечности (рис.1 и 2). ANOVA с апостериорным попарным сравнением Тьюки показывает, что современные современные человеческие суставы верхних и нижних конечностей имеют значительно ( P <0,001) более низкий TBF, чем у всех других приматов (рис.2 и таблица S3), хотя и с некоторыми вариациями значений по элементам ( Рис.3). Объединенные данные для всех элементов верхних конечностей для каждого таксона показывают, что у павианов наибольший TBF, а у современных людей - наименьшее (рис. 2 A ). Хотя есть некоторое совпадение TBF между современными людьми и шимпанзе, у людей систематически снижается TBF в каждом анатомическом элементе, взятом в пробу (рис.
3 A и таблица 2). В пределах нижних конечностей объединенные результаты снова показывают, что TBF значительно ( P <0,001) ниже в современных эпифизах человека, чем во всех других таксонах приматов (рис. 2 B ). По сравнению с верхней конечностью, значения TBF отдельных элементов нижней конечности показывают еще большее разделение между современными людьми и шимпанзе (рис. 3 B ).
Проксимальный бедренный и дистальный пястный 2D-срезы трабекулярной структуры и связанные с ними значения трабекулярной фракции у шимпанзе, недавних современных людей, а также образец ископаемых таксонов, демонстрирующих вариации трабекулярной фракции по таксонам и во времени.
Рис. 2. TBF в эпифизах верхних и нижних конечностей современных таксонов. Гистограммы показывают среднее значение TBF с полосой ошибки 2-SD для всех эпифизов верхней конечности ( A ) и нижней конечности ( B ). Звездочка указывает на то, что трабекулярная фракция значительно ( P = 0,001) у современных современных людей ниже, чем у всех других таксонов.
TBF в каждом эпифизе существующих и ископаемых образцов. На графиках в виде прямоугольников горизонтальная линия показывает медианное значение, прямоугольник определяет 25-й и 75-й процентили, а усы показывают диапазон изменения TBF во всех верхних конечностях ( A ) и нижних конечностях ( B ). эпифизы.Звездочки указывают на то, что современные человеческие ценности значительно ниже, чем у шимпанзе, по каждому эпифизарному элементу. Образец Сварткранса представляет либо P. robustus , либо ранний Homo . MC, пястная кость; MT, плюсневой.
Таблица 2.Среднее и стандартное отклонение для каждого существующего и ископаемого таксона, а также количество SD для каждого образца ископаемых отклоняется от недавних средних значений человека и шимпанзе, которые рассматривались как контрольные образцы
Fossil Hominin TBF.
В верхней конечности среднее значение TBF головки плечевой кости у всех ископаемых гомининов до голоцена падает более чем на 2 SD по сравнению с недавним средним значением для современного человека (рис.
3 A и таблица 2). В частности, голова плечевой кости Australopithecus africanus имеет самые высокие значения TBF среди исследованных таксонов, имея значительно более высокий TBF, чем плечевые кости шимпанзе, и гораздо более высокие (9 SD) значения TBF, чем у современных людей. Значения TBF плечевой кости неандертальцев и раннего современного человека занимают промежуточное положение между таковыми у шимпанзе и современных людей (Таблица 2).
В проксимальном отделе локтевой кости TBF много ископаемых гомининов. A. africanus и средние значения TBF для неандертальцев на 4 SD выше недавних средних значений для современного человека.TBF проксимальной локтевой кости человека раннего современного (т.е. до голоцена) выше среднего современного человека (1,37 SD) (таблица 2), хотя он находится в пределах общего диапазона у современных людей (рис. 3). Современные люди имеют широкий диапазон вариаций, и в целом локтевая кость имеет самый высокий TBF из всех суставов верхней конечности (рис.
3 A и таблица 2). Интересно, что и у A. africanus , и у неандертальцев очень высокий локтевой TBF, на несколько стандартных отклонений выше среднего значения для шимпанзе (таблица 2).
Средняя трабекулярная плотность для всех дистальных радиусов ископаемых гомининов, включая ранние H. sapiens , выше недавних средних значений для современного человека. Средние значения для образцов неандертальцев и сварткранов (возможно, P. robustus или ранних Homo ) более чем на 5 и 2 стандартных отклонения выше среднего современного человека, соответственно, и сравнимы со средним значением для шимпанзе или превышают его (рис. 3). A и таблица 2). За исключением неандертальцев, все средние значения TBF у ископаемых гомининов для пястных голов на 1 или более стандартных отклонений выше среднего современного человека (рис.3 A и таблица 2). Все ископаемые пястные головы гомининов находятся ниже среднего у шимпанзе. Пястные кости неандертальцев отличаются низким TBF, сравнимым с таковым у современных людей.
Таким образом, с точки зрения TBF, верхние конечности современных людей слегка сложены по сравнению с таковыми у гомининов до голоцена и существующих нечеловеческих приматов. Односторонний дисперсионный анализ между объединенными образцами элементов верхних конечностей Australopithecus и Swartkans по сравнению с ископаемыми Homo (включая людей раннего современного периода) с элементами верхних конечностей не был значимым ( P = 0.17), но TBF недавних современных людей был значительно ниже, чем у ископаемого Homo , рассматриваемого отдельно ( P <0,01), и всех ископаемых гомининов вместе взятых ( P <0,01) (Таблица S3).
В нижней конечности TBF головки бедренной кости всех таксонов ископаемых до голоцена находится выше наблюдаемого диапазона для современных людей, а группа ископаемых означает падение примерно на 5 или более стандартных отклонений выше недавнего среднего для современного человека (рис. B и таблица 2).
В частности, А . africanus femora и ископаемый KNM-ER 738 (вероятно, Paranthropus boisei , но атрибуция сомнительна) имеют значения TBF, превышающие более чем на 7 SD недавние средние значения для современного человека. Напротив, значения TBF бедренных костей гомининов до голоцена широко перекрываются с таковыми у шимпанзе, при этом все групповые средние значения находятся в пределах 1 SD от среднего значения шимпанзе.
Данные по дистальному отделу большеберцовой кости показывают, что средний TBF для A. africanus намного выше, чем у шимпанзе, и на 5 SD выше среднего у современных людей (рис.3 B и таблица 2). TBF большеберцовой кости у раннего современного человека занимает промежуточное положение между таковым у шимпанзе и современного человека (рис. 3 B ).
Результаты для головки плюсневой кости показывают, что средний TBF в двух группах окаменелостей — Сварткране и раннем современном человеке — более чем на 3 SD выше среднего современного человека.
Действительно, ранние современные люди демонстрируют наибольшее среднее значение по выборке (рис. 3 B и таблица 2), что более чем на 3 стандартных отклонения превышает среднее значение для шимпанзе.
Таким образом, структура нижних конечностей показывает, что современные люди имеют более низкое среднее значение TBF, чем все гоминины до голоцена, включая ранних современных людей, а также шимпанзе. По сравнению с результатами для среднего TBF верхней конечности, нижние конечности современных людей имеют стабильно более низкие значения TBF, демонстрируя меньшее совпадение с любыми ископаемыми или сохранившимися образцами нечеловеческого происхождения. Однофакторный дисперсионный анализ между объединенными образцами элементов нижних конечностей Australopithecus и Сварткранса по сравнению с ископаемыми элементами нижних конечностей Homo (включая ранних современных людей) не был значимым ( P = 0.18) различны, но средний TBF в элементах нижних конечностей был значительно ниже у современных современных людей, чем у ископаемого Homo ( P <0,01), и был ниже, чем у всех ископаемых гомининов вместе взятых ( P <0,01) ( Таблица S3).
Обсуждение
Наши результаты показывают, что современные люди имеют низкую трабекулярную плотность, по оценке TBF, по всему скелету конечностей; TBF составляет около 50–75% от такового у современных шимпанзе, а у некоторых ископаемых гомининов суставы конечностей более чем в два раза плотнее, чем у современных людей (рис.3). Это уменьшение плотности трабекул — недавний эволюционный феномен. Гоминины уже в позднем плейстоцене сохраняют высокую трабекулярную плотность (то есть TBF), предполагая, что существующие уровни трабекулярной плотности человека, вероятно, возникли в последнем плейстоцене или голоцене. Эти результаты подтверждают недавние исследования, показывающие небольшое изменение устойчивости стержня кости нижних конечностей у Homo на протяжении плейстоцена, за которым последовало быстрое сокращение численности современных людей в голоцене (например,г., исх. 11 и 16). По выборке средняя трабекулярная плотность всех посткраниальных элементов у современных людей ниже, чем у других современных и ископаемых таксонов.
В целом экземпляров Australopithecus показали наибольшую плотность трабекул в нижних конечностях, превышающую таковую у шимпанзе. Существует некоторое совпадение в диапазоне плотности трабекул между ранними современными людьми и неандертальцами, особенно в верхней конечности. У современных людей диапазон плотности трабекул также ближе к таковому у шимпанзе в элементах верхних конечностей, чем в нижних конечностях (рис.3 В ). Таким образом, хотя современные люди имеют значительно более низкую трабекулярную плотность в своих верхних конечностях, как общая временная тенденция у гомининов, так и отличительная черта низкой трабекулярной плотности у современных современных людей более заметны в нижних конечностях.
Гипотеза о том, что плотность трабекул нижних конечностей уменьшилась у человека в начале в связи с переходом к более современному строению человеческого тела, не подтверждается. Мы показываем, что как неандертальцы, так и ранние современные люди сохраняют высокую трабекулярную плотность, аналогичную таковой у более ранних гомининов, по сравнению с низкой трабекулярной плотностью, обнаруженной у современных людей.
Таким образом, в плейстоцене не происходит последовательного постепенного перехода к более легким скелетам. Напротив, наши результаты показывают, что в целом плейстоцен имеет высокие значения с некоторыми вариациями в прочности скелета, что также наблюдалось в прочности стержня костей конечностей (11, 16, 27).
Точно так же элементы верхних конечностей не подтверждают гипотезу о временном уменьшении трабекулярной плотности на протяжении плейстоцена. Вместо этого все таксоны раннего плейстоцена и позднего плейстоцена имеют высокую трабекулярную плотность, что подтверждает идею о том, что переход от крепких конечностей к изящным даже в руках, которые используются для манипуляций, а не для удержания веса, произошел в голоцене.Интересно, что самые высокие значения TBF в верхней конечности наблюдаются у A. africanus , у которого также были самые высокие значения для нижней конечности. В настоящее время образцы слишком малы, чтобы определить, имел ли Australopithecus более плотную трабекулярную кость, чем более поздние гоминины, шимпанзе и другие приматы, но это наблюдение заслуживает дальнейшего внимания.
Наблюдение, что низкая плотность губчатой кости (то есть TBF) у современных людей более выражена в нижних конечностях, чем в верхних, может служить аргументом в пользу изменений в подвижности, т.е.е., усиление оседлости как основного поведенческого события, приводящего к грацилизации скелета в голоцене (11, 15, 21, 37, 38). Кроме того, некоторые формы поведения, характерные для популяций голоцена, включая немеханизированное сельское хозяйство, могут включать относительно большую нагрузку на верхние конечности (например, ссылка 39) и, таким образом, служить для поддержания относительно более высокой плотности трабекул в этих скелетных элементах.
Наша гипотеза о том, что трабекулярная плотность уменьшается одновременно с диафизарной грацилизацией скелета, в сочетании с увеличением оседлости в голоцене, подтверждается.Во многих отношениях ранние анатомически современные (плейстоценовые) люди были морфологически похожи на более современных (голоценовых) людей, с более линейными телами, включая относительно узкие туловища и уменьшенную медиолатеральную опору бедра (16, 40). Поэтому удивительно, что ранние современные люди не имели низкой плотности трабекул, как современные люди, а вместо этого имели больший TBF, чем некоторые из таксонов раннего плейстоцена и шимпанзе. Опять же, эти результаты подтверждают гипотезу о том, что трабекулярная реорганизация произошла только позже в истории эволюции человека.
Результаты здесь подразумевают, что более высокая трабекулярная плотность (т.е. TBF) в скелете ранних современных людей по сравнению с таковыми у современных людей может быть связана с большей механической нагрузкой, связанной с более длинными расстояниями перемещения или бегом у первых. Возможно, постплейстоценовое снижение трабекулярной плотности верхней конечности могло быть результатом, по крайней мере частично, системного эффекта (возможно, метаболического и / или плейотропного) (41). Следовательно, это могло быть косвенно вызвано снижением подвижности, а не каким-либо конкретным снижением нагрузки на кости верхних конечностей, например.g., увеличение использования более сложных инструментов.
Ограничением этого исследования является то, что в нем не оценивались другие архитектурные параметры трабекулярной кости, такие как анизотропия трабекулярной стойки, толщина и расстояние между ними, которые могут иметь значительное влияние на модуль упругости и прочность (42, 43). В частности, анизотропия, по-видимому, связана с основным направлением нагрузки (42). На сегодняшний день исследования показывают, что в некоторых анатомических областях, таких как головы плюсневых костей, люди характеризуются более высокой степенью анизотропии (36), но в других, таких как пястные головы, люди и обезьяны имеют сопоставимые степени анизотропии (32).В обоих случаях в суставах современного человека постоянно наблюдается низкий уровень TBF (32, 36). Следовательно, в пределах конкретных сочленений неясно, в какой степени такие параметры, как трабекулярная анизотропия, толщина и расстояние систематически меняются среди близкородственных таксонов (32, 36, 44, 45). Включение дополнительных структурных свойств в одни и те же или разные анатомические области в будущих исследованиях может помочь определить, совпадают ли архитектурные изменения (если таковые имеются) с изменениями плотности трабекул во время эволюции гомининов, и были ли они дополнительными или компенсирующими во время перехода к недавнему современному человеку.
Кроме того, хотя механическая нагрузка может влиять на рост трабекул (23, 46, 47), прямые влияния на развитие могут не полностью объяснять заметные различия в плотности трабекул у современных людей и гомининов до голоцена. Вероятно, что по мере того, как оседлый образ жизни стал преобладать, а источники пищи изменились в голоцене, давление отбора в отношении крепких скелетов уменьшилось. Другими словами, более изящные тела могли эволюционировать, а не быть результатом уменьшения механических стимулов во время развития.Отсутствие существенной разницы в плотности трабекул между (предположительно) более активными образцами Пуйе и образцами Терри индустриальной эры также может служить аргументом в пользу более долгосрочного эволюционного, а также прямого воздействия на окружающую среду. Более того, на другие немеханические системные факторы, которые могут влиять на морфологию скелета, включая питание и распространенность болезней (48, 49), также повлиял переход к производству продуктов питания и усиление оседлости в голоцене (50, 51).
Однако, независимо от непосредственных задействованных механизмов, снижение плотности трабекул, наблюдаемое здесь среди людей, не добывающих пищу в голоцене, по сравнению со всеми ранее исследованными гомининами и нечеловеческими приматами, согласуется со снижением уровня активности и, в частности, подвижности среди совсем недавних людей. человеческие популяции.
Материалы и методы
Трабекулярная плотность была исследована с использованием TBF, измеренного на систематизированных 2D-срезах поперечных срезов семи эпифизов аппендикулярного скелета: головки бедренной кости, дистального отдела большеберцовой кости, головки плюсны, головки плечевой кости, проксимального отдела локтевой кости, дистального отдела лучевой кости и пястная головка (таблица 1 и таблицы S1 и S2).
Образцы.
Существующие приматы.
Сравнительная выборка включает современных людей ( Homo sapiens ), шимпанзе ( Pan troglodytes ), орангутанов ( Pongo pygmaeus ) и оливковых бабуинов ( Papio anubis ) (Таблица 1 и Таблица S1).
Образцы были получены из Национального музея естественной истории (NMNH) Смитсоновского института. Нечеловеческие приматы — это особи, собранные в дикой природе. Недавняя человеческая выборка включает людей из коллекций Терри и Пуйе (более подробную информацию см. В SI «Материалы и методы» и в таблице S4). Были отобраны только те элементы, которые не имели никаких патологических признаков. Более того, были отобраны только взрослые особи на основании эпифизарного слияния длинных костей всех элементов и известного возраста коллекции Терри.Что касается коллекции Терри, особое внимание было уделено выборке людей в возрасте до 45 лет, в основном, чтобы избежать возрастных эффектов (например, остеопороза и остеопении).
Ископаемые гоминины.
Образец окаменелостей включал Australopithecus africanus , KNM-ER 738 (бедренная кость, вероятно, представляющая Paranthropus boisei , но с неопределенной принадлежностью), гоминины Сварткранса, отнесенные либо к Paranthropus robustus , либо к раннему Homons10 Homons10.
и ранний Homo sapiens , используя все доступные посткраниальные элементы из различных географических мест и периодов времени.Однако не все посткраниальные элементы были сохранены для каждого таксона ископаемых (таблица 1 и таблица S2; более подробную информацию см. В SI Материалы и методы ).
Сбор данных CT.
Ископаемые и сохранившиеся образцы были сканированы компьютерной томографией с использованием двух методов: периферической количественной компьютерной томографии (pQCT) и микротомографии (microCT), поскольку доступ к образцам не позволял нам сканировать весь образец одним методом. Следовательно, для получения достаточно большой выборки ископаемых и современных особей, губчатая кость была измерена двумя разными способами, а подвыборка была измерена обоими методами.Взаимосвязь между двумя методами обсуждается ниже.
Сбор данных pQCT.
2D-срезы существующих H. sapiens , P. troglodytes , P. pygmaeus и P.
anubis (Таблица 1 и Таблица S1) были собраны с помощью сканера pQCT (Stratec Research SA) в NMNH, Смитсоновский институт. Сканер pQCT измеряет содержание кости в заданной области; он сообщает о минеральной плотности костной ткани на основе ослабления рентгеновских лучей. Необработанные данные представляют собой линейные коэффициенты затухания, которые pQCT калибрует до плотностей, эквивалентных гидроксиапатиту, на основе калибровочного стандарта (52), и которые представлены в виде значений плотности в миллиграммах на кубический сантиметр.Все образцы сканировались с разрешением 100 мкм. Каждый анатомический элемент был размещен в систематической ориентации в гентри pQCT, чтобы обеспечить гомологичное сканирование одной и той же позиции и плоскости через центр сустава в каждом образце (рис. S2 и см. Рис. S4; также см. SI Материалы и методы ). ).
Сбор данных микроКТ.
Как и pQCT, получение изображений microCT основано на ослаблении рентгеновских лучей, но полученные изображения реконструируются в 3D.
Двумерные срезы образцов ископаемых гомининов были получены с помощью микроКТ-снимков с высоким разрешением, сделанных в Отделе эволюции человека Института эволюционной антропологии Макса Планка (MPI-EVA), Лейпциг, Германия, с разрешения соответствующих учреждений, занимающихся изучением ископаемого материала. (Таблица S2).Все эпифизы окаменелостей сканировали на расстоянии ~ 30 мкм с помощью промышленного микроКТ-сканера высокого разрешения BIR ACTIS 225/300.
Четыре из исследованных ископаемых образцов (Таблица S2) были затронуты присутствием матрицы, поэтому для ее удаления была использована сегментация. Сегментация определяет границу между костью и не костью и удаляет инородный материал, который может присутствовать в процессе окаменения. В этом исследовании использовался метод сегментации алгоритма Ray-casting (53), поскольку он основан на градиенте значений серого, а не на абсолютных значениях серого.Этот метод был применен к 3D-сканированию микроКТ только с матричными включениями (т.
е. 4 из 42 образцов), а значения пороговой обработки были специфичными для изображения, основанными на относительной плотности включенных тканей, чтобы обеспечить наилучшую возможную сегментацию (рис. S3).
Для получения TBF из данных микроКТ окаменелостей были сделаны 2D-срезы каждого эпифиза с помощью Avizo 6.1 (Mercury Systems). Для этого был реконструирован полный стек 3D TIF, и один срез трабекулярной кости (изображение) был взят из того же анатомического места, что и в протоколе сканера pQCT (см. Выше и рис.S2 и S4).
TBF Количественное определение.
Количественное определение трабекулярных клеток pQCT.
При сканировании одной кости изначально область интереса была очерчена вокруг всего изображения, включая кортикальную кость, как это было визуализировано на сканере. Затем был использован режим Peel для удаления концентрических рядов вокселей с периостальной поверхности внутрь с использованием определяемого пользователем процента кости. Процент отслаивания был установлен между 60% и 70% в головках бедренной и плечевой кости и между 40% и 50% в других эпифизарных элементах, поскольку количество губчатой кости vs.
Кортикальный слой кости варьируется в зависимости от размера и формы кости. Как отмечалось выше, pQCT использует калибровочный стандарт для преобразования исходных линейных коэффициентов ослабления в плотности, эквивалентные гидроксиапатиту (выраженные в миллиграммах на кубический сантиметр).
МикроКТ для количественного анализа трабекул.
Каждое отдельное 2D-изображение окаменелостей было преобразовано в восьмибитовый файл TIF и импортировано в изображение J 1.48s (Национальные институты здравоохранения). Количественную оценку губчатой кости проводили с использованием костно-специфического плагина Bone J (54).Этот плагин количественно определяет TBF как отношение площади минерализованной кости к общей площади в пределах ROI. Круговая область интереса была сосредоточена в центре эпифиза (рис. S1). Размер ROI был стандартизирован размером эпифиза, а ROI располагался по центру эпифиза, чтобы избежать кортикальной кости. Диаметр ROI определялся таким же образом, как и в протоколе pQCT: 50% медиолатерального эпифизарного диаметра в пястной и плюсневой головках, 40% медиолатерального эпифиза в дистальном отделе большеберцовой кости, дистальном отделе лучевой кости и головке локтевой кости и 60– 70% диаметра эпифиза головки бедренной и плечевой кости.
Сравнение методов сканирования.
Для сравнения изображений окаменелостей микроКТ изображений непосредственно с изображениями существующего образца, сканированного с помощью pQCT, подмножество ( n = 25) образца, сканированное с помощью pQCT (10 пястных костей, 5 плечевых костей, 5 бедренных костей и 5 плюсневых костей скелеты шимпанзе, размещенные в NMNH) сканировали на сканере microCT MPI-EVA BIR ACTIS 225/300 с использованием аналогичного разрешения сканирования (~ 30 мкм). Размер ROI был стандартизирован, как это было сделано для образцов ископаемых гомининов, для проверки любых систематических ошибок, возникающих при использовании различных методов сканирования.Линейная регрессия между значениями TBF, полученными с помощью микроКТ и плотностью трабекул с помощью pQCT, показала очень значимую корреляцию (TBF = 0,0006 (плотность) + 0,1567, r = 0,81, P <0,001; рис. S5). Это уравнение использовалось для прогнозирования TBF, эквивалентного микроКТ для современных таксонов, по их значениям pQCT (дополнительную информацию см.
В SI «Материалы и методы »). Сравнение 25 образцов шимпанзе, сканированных обоими методами, показало, что они дали сопоставимые результаты (рис.S6).
Статистический анализ.
Из-за небольшого размера выборки окаменелостей внутри таксона мы использовали существующие средние значения для человека и шимпанзе в качестве эталонных образцов, с которыми сравнивались средние значения TBF или значение TBF в случае n = 1 для некоторых образцов окаменелостей. чтобы показать, на сколько стандартных отклонений значение или среднее значение выборки упало по сравнению с эталонной выборкой. Односторонний дисперсионный анализ с апостериорной коррекцией Тьюки был использован для выявления значительных групповых различий среди существующих приматов и между объединенными образцами ископаемых Homo и Australopithecus (см. SI Материалы и методы для дополнительного статистического анализа).
Благодарности
Мы благодарим Z.
Tsegai и D. Plotzki за помощь в сканировании microCT и кураторов в следующих учреждениях за предоставление доступа к находящимся у них образцам: Тель-Авивский университет, Musee du Perigord Perigueux, Reihnisches Landesmuseum Bonn, University of Витватерсранд, Национальные музеи Кении, Национальный музей естественной истории Дистонг и Национальный музей естественной истории Смитсоновского института. МикроКТ-сканирование ископаемого материала Стеркфонтейна было выполнено в рамках совместного проекта Университета Витватерсранда и Департамента эволюции человека Института эволюционной антропологии Макса Планка.Это исследование было поддержано стипендией Wadsworth Foundation для антропологических исследований Веннера-Грена (HC), стипендией Baldwin Foundation Leakey Foundation (HC), стипендией Питера Бака Смитсоновского института для получения докторской степени (HC) и грантами Национального научного фонда BCS-0521835 и DGE. -0801634 (в БГР).
Сноски
Вклад авторов: H.
C. и Б.Г.Р. спланированное исследование; H.C. проведенное исследование; T.L.K., C.B.R., J.-J.H., K.J.C. и B.Z. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; ЧАС.C. проанализированные данные; H.C. написал статью; и T.L.K., C.B.R. и B.G.R. способствовал написанию статьи.Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1411696112/-/DCSupplemental.
C. и Б.Г.Р. спланированное исследование; H.C. проведенное исследование; T.L.K., C.B.R., J.-J.H., K.J.C. и B.Z. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; ЧАС.C. проанализированные данные; H.C. написал статью; и T.L.K., C.B.R. и B.G.R. способствовал написанию статьи.Определение того, являются ли кости человеческими
Не всегда сразу очевидно, принадлежит ли обнаруженная кость человеку или животному.Или даже если это кость. Есть несколько соображений, которые могут помочь.
Не всегда сразу видно, принадлежит ли обнаруженная кость человеку или животному. Или даже если это кость. Есть несколько соображений, которые могут помочь. Один из самых первых и наиболее частых вопросов, которые задают судебно-медицинские эксперты и биоархеологи, — это «Человеческие ли эти кости?» Очевидно, это важный вопрос.
И хотя останки животных могут составлять важный элемент судебно-медицинской экспертизы или археологических раскопок, именно присутствие человеческих останков побуждает к дальнейшим и более глубоким исследованиям.Позднее осознание того, что исследуемые кости на самом деле являются костями животных, часто является значительным неудобством и тратой медико-правовых ресурсов.
С другой стороны, мы не хотим, чтобы люди думали, что некоторые человеческие кости, которые они обнаружили, являются костями животного.
В Австралии скелетные останки часто оказываются останками таких животных, как кенгуру или овца (Croker and Donlon 2006). Ошибку легко сделать, поскольку многие человеческие кости действительно имеют сходство с костями других животных, особенно если учесть, что многие находки скелетов фрагментированы и образованы неполными скелетами.(Солюри и Аргавал, 2016). Более мелкие кости, такие как кости пальцев рук и ног и ребра, бывает трудно дифференцировать (Oxenham and Barwick 2008). Обесцвеченные на солнце части панциря черепахи также могут быть похожи на части человеческого черепа (Forensic Outreach 2014).
Хотя лаборатории можно использовать для различения останков человека и животных с помощью таких процессов, как гистологический анализ (Hillier et al. 2007), существуют соображения, которые можно использовать в полевых условиях, чтобы определить, принадлежит ли кость человеку.
Одно из соображений — размер кости (Soluri and Argawal, 2016).Похоже, что он мог принадлежать ребенку или взрослому человеку? Многие животные намного меньше людей, другие значительно крупнее — с соответствующей разницей в длине и прочности костей. Кости коровы обычно большие и прочные. Кости птиц, напротив, часто маленькие и довольно легкие. Кости собаки обычно довольно изящные (стройного телосложения). Это не всегда однозначный вывод — например, пальцы ног кенгуру часто путают с фалангами, поскольку кости выполняют идентичные функции. Хотите, чтобы продолжала учиться?
Этот контент взят из онлайн-курса
Университета Гриффита,
Написано костями: Введение в судебную медицину и биоархеологию
Посмотреть курс
Адаптации, которые часто считаются уникальными для людей, такие как способность ходить прямо на двух конечностях, наличие подбородка в нижней челюсти и высоких лобных костей черепа (Soluri and Argawal, 2016), также могут помочь определить, есть ли кости человеческие.
Однако эти приспособления не всегда могут быть эксклюзивными для людей. Пример с ног австралийского двуногого кенгуру, упомянутого выше, является одним из примеров.
Иногда находка может быть даже не костью. Есть некоторые органические и неорганические материалы, которые могут выглядеть как кость, например дерево и некоторые минералы. К этому следует добавить тот факт, что человеческая кость может принимать цвета и оттенки из окружающей среды, становясь темнее, приобретая красноватый или зеленоватый оттенок или обесцвечиваясь солнцем до ярко-белого цвета (Франция, 2009).Один из распространенных примеров — окаменелость корней деревьев. Они могут покрыться карбонатом кальция из-за движения воды через отложения — тот же процесс, при котором древние кости окаменели. Когда эти корни деревьев сильно фрагментированы, они могут очень походить на кости млекопитающих.
Не ожидается, что представители широкой общественности поймут это правильно. При подозрении на обнаружение человеческих останков люди должны прекратить свои действия и связаться с властями.
(Хотя полиция в Англии, кажется, ценит, если люди сначала проверят, не просто ли это старая заплесневелая палка.)Ваша задача
Вы когда-нибудь открывали что-то, что, по вашему мнению, могло быть человеческой костью? Что ты сделал? Каков был результат? Возможно, открытие сделал член семьи или кто-то из ваших знакомых. Выберите комментарии, чтобы поделиться своими мыслями, опытом и любыми вопросами, которые могут у вас возникнуть.Список литературы
Крокер, С. и Донлон, Д. (2006). Человек или не человек: возможные методы идентификации костных фрагментов. Постер представлен на материалах конференции 18-го Международного симпозиума судебной медицины, Фримантл, Австралия.Филлиос, М. и Блейк, Н. (2006). Кости животных в австралийской археологии: полевой справочник по местным и интродуцированным видам. Сидней: Издательство Сиднейского университета. Судебно-медицинская экспертиза. (2014). Три способа отличить кости животных от человеческих. Франция, D.L. (2009). Идентификация человеческих и нечеловеческих костей: цветной атлас.
Бока-Ратон. CRC Press.
Хиллер, М. и Белл, Л. (2007). Дифференциация костей человека от костей животных: обзор гистологических методов. Журнал судебной медицины, март, 52, 2. doi: 10.1111 / j.1556-4029.2006.00368.x
Оксенхэм, М. и Барвик, Р. (2008). Человек, овца или кенгуру: практическое руководство по определению человеческих останков скелета в Австралии. Оксенхэм, М. (ред.) Криминалистические подходы к проблеме смерти, стихийных бедствий и жестокого обращения, Австралийская академическая пресса, Брисбен, 63–94.
Солоури, К. и Аргавал, С.С. (2016). Лабораторное руководство и рабочая тетрадь по биологической антропологии: Взаимодействие с эволюцией человека. W. W. Norton and Company, Нью-Йорк.Хотите продолжать учиться?
Этот контент взят из онлайн-курса
Университета Гриффита. Написано костями: Введение в судебную экспертизу и биоархеологиюПосмотреть курс
Древних костей вызывают новые споры о первых людях в Америке
Кто были первыми американцами, когда и как они сюда попали? На протяжении десятилетий археологи думали, что знают ответы на эти вопросы.
Основываясь на имеющихся свидетельствах, казалось, что охотники на крупную дичь из Азии, известные как люди Хлодвига, были первыми, кто проложил этот путь, пройдя через ныне затопленный массив суши Берингии, чтобы войти в Новый Свет около 13000 лет назад.
Но, начиная с начала 2000-х годов, начали появляться признаки более раннего присутствия человека в Америке, подрывая поддержку так называемой первой модели Хлодвига. Новое понимание того, как люди, наконец, завоевали Новый Свет, начало формироваться: Homo sapiens прибыл на лодке по крайней мере 15 000 лет назад, следуя за западным побережьем Америки.
Теперь ученые, стоящие за новым открытием, хотят еще раз переписать историю человеческой колонизации Америки — и в гораздо более радикальной манере. В статье, опубликованной сегодня в журнале « Nature», исследователей описывают сломанные кости мастодонта (вымершего родственника слонов) и разбитые камни из одного места в южной Калифорнии.
Команда утверждает, что останки демонстрируют, что люди жили в Америке 130 000 лет назад, в эпоху раннего позднего плейстоцена. Если они правы, находка может поставить под сомнение давнее предположение о том, что H.sapiens был первым и единственным представителем человеческого семейства, достигшим Нового Света, потому что он восходит к временам, когда по планете бродили многочисленные человеческие виды, в том числе неандертальцы. Это также может означать, что археологи упустили более чем 100000-летнюю историю существования людей в этой части мира. Но это объявление было встречено резкой критикой со стороны других ученых, которые по-разному утверждают, что останки не обязательно отражают деятельность человека, и что их возраст неизвестен.
Палеонтологи раскопали останки в начале 1990-х годов на участке в округе Сан-Диего, который был обнаружен во время ремонта шоссе на шоссе 54 штата.Исследователи обнаружили кости ряда различных видов ледникового периода на разных стратиграфических уровнях участка.
В новом исследовании Стивен Холен из Музея естественной истории Сан-Диего и его коллеги сосредоточились на частичном скелете мастодонта-самца, найденном в этом месте, названном участком мастодонта Серутти в честь его первооткрывателя, соавтора исследования Ричарда Черутти, также находящегося в этом месте. музей. На костях конечностей мастодонта есть свидетельства характерных переломов, называемых спиральными переломами, которые наматываются вокруг длинной оси кости.Такие переломы обычно возникают при приложении силы к свежей кости. Концы некоторых костей также были отломаны, а рядом лежало несколько больших, потрепанных каменных булыжников. Когда команда экспериментально сломала кости туш крупных современных млекопитающих с помощью молотковых камней и наковальни, полученные в результате повреждения напоминали те, которые наблюдались на костях и каменных булыжниках с места происшествия. В совокупности характер повреждений, очевидных на костях и камнях, и близость камней к костям позволяют предположить, что люди забивали кости камнями, чтобы добраться до питательного костного мозга внутри или для изготовления костных орудий.
Ничего из этого не было бы замечательно само по себе. Такое поведение хорошо задокументировано на археологических раскопках по всему миру. Что делает открытие важным, так это предполагаемый возраст останков. Команда определила возраст костей мастодонта, применив метод, называемый датированием по урановым сериям, который использует радиоактивный распад урана для измерения течения времени. Результаты показали, что костям 130 000 лет, плюс-минус 9 000 лет — более чем на 100 000 лет старше, чем самые старые общепринятые археологические памятники в Америке.
Сегодня сайт Cerutti Mastodon находится в центре города. Но 130 000 лет назад, во время последнего межледниковья, это был извилистый поток в пойме у побережья. Здесь бродили верблюды, лютые волки и капибары. «Это было очень хорошее место для жизни», — сказал Холен на телеконференции для прессы 25 апреля.
Если Холен и его коллеги правы в отношении возраста и природы находок, исследователям необходимо будет переосмыслить все, что, по их мнению, они знали о заселении Нового Света, в том числе о том, какой человеческий вид первым колонизировал его.
Большинство исследователей согласны с тем, что люди пришли в Америку из Северо-Восточной Азии. Авторы утверждают, что 130000 лет назад, H. sapiens, H. erectus, неандертальцы и денисовцы (группа, известная только по древней ДНК, извлеченной из Денисовой пещеры в Сибири) могли присутствовать в этой части Мир. Они могли пересечь Берингию пешком до 135 000 лет назад, когда уровень моря был достаточно низким. В противном случае они могли бы плыть на лодке вдоль побережья Азии, Берингии и Северной Америки, чтобы достичь широты места расположения Cerutti Mastodon.
Во время телеконференции для прессы Холен сказал, что новая находка должна побудить других археологов отправиться на поиски других памятников этого возраста — чего, по его словам, они не делали раньше, потому что никто не ожидал, что люди появятся в Америке так рано.
Эксперты, не участвовавшие в новом исследовании, выразили глубокий скептицизм по поводу оценки группы, особенно утверждения о том, что сломанные кости и разбитые камни отражают деятельность человека.
«Вы не можете отодвинуть человеческую древность в Новом Свете на 100 000 лет назад, основываясь на доказательствах, столь же неоднозначных по своей сути, как сломанные кости и невзрачные камни — не тогда, когда они прибывают из раскопок на шоссе, проведенных 25 лет назад, и у вас нет ни одного подробного тафономические доказательства требовали такого грандиозного утверждения », — говорит Дэвид Мельцер из Южного методистского университета, авторитетного источника по вопросам населения Америки.
Это отсутствие тафономических свидетельств — информации о том, что произошло с останками между тем, когда они были депонированы и когда они были обнаружены, — сводится к «разнице между палеонтологическими и археологическими раскопками», — говорит археолог Энди Хеммингс из Атлантического университета Флориды, имея в виду Ученые используют разные подходы для раскопок окаменелостей в отличие от следов материальной культуры, которые требуют более детального изучения происхождения. «Они не наносили карту на каждый объект для печати и обращали внимание на отношения между элементами.
Были ли найдены куски на расстоянии 15 футов или 15 сантиметров? » он говорит. Такая информация важна для реконструкции того, как сломались кости и какие отношения существовали между костями и камнями, если таковые имели место.
Хотя исследователи смогли экспериментально воспроизвести повреждения на останках, обработав свежую кость каменными инструментами, как отмечают критики, команда не исключила альтернативных причин. «Одно дело показать, что сломанные кости и модифицированные камни могли быть произведены людьми, что и сделали Холен и его коллеги.Совсем другое дело — показать, что эти модификации могли быть произведены людьми и только людьми. Этого Холен [и его коллеги] определенно не сделали, поэтому это утверждение очень легко отклонить », — говорит археолог Дональд Грейсон из Вашингтонского университета. Другие комментаторы объяснили, что команде необходимо изучить гораздо больше скоплений окаменелостей из костей крупных млекопитающих, чтобы увидеть, могут ли естественные причины объяснить закономерности разрушения, очевидные на участке Cerutti Mastodon.
Также не существует простой технологии молоткового камня / наковальни, которую многие эксперты ожидают увидеть на месте, которому 130 000 лет. Джеймс Адовасио из Флориды Атлантик говорит, что в местах проведения бойни сопоставимого возраста из других частей света, как правило, есть неопровержимые каменные орудия труда. Он отмечает, что к тому времени люди были мастерами камнедробилки, способными создавать множество сложных инструментов с острыми краями для резки и резки. «Полное отсутствие этих вещей здесь, можно сказать, вызывает недоумение», — комментирует он. Адовасио руководил раскопками на спорном участке Медоукрофт в Пенсильвании, которые датируются примерно 16000 лет назад.
Возможность того, что архаические люди могли добраться до Нового Света, является еще одним камнем преткновения для некоторых критиков. Берингов пролив был затоплен 130 000 лет назад, отмечает Джон Эрландсон из Университета Орегона, ведущий сторонник модели прибрежного маршрута.
« Есть некоторые свидетельства того, что Homo erectus смог пересечь несколько небольших водоемов, но нет свидетельств того, что erectus, или неандертальцы, если на то пошло, могли совершать дальние плавания или что у них были сложные лодки, такие как современные. люди имели, когда они колонизировали Австралию.”
Несмотря на вопросы о видах, если люди действительно вошли в Новый Свет, как только он появился у Холена и его соратников, почему существует такой зияющий разрыв в археологических данных между останками мастодонта Серутти и следующими старейшими памятниками в Америке? «Если бы в Сан-Диего 130 000 лет назад жили люди, вы должны объяснить, почему их там не было больше 115 000 лет назад», — утверждает Эрландсон. Он не согласен с предположением авторов, что исследователи просто не искали останки столь старых, отмечая, что он и другие археологи занимались именно этим в течение довольно долгого времени, часто с помощью тех же усилий по мониторингу строительства, которые привели к открытию сайт Cerutti Mastodon.
«Я провел довольно много мониторинга строительства в районе Санта-Барбары, и мы тщательно контролировали раскопки вплоть до отложений того же возраста. Мы искали артефакты и не нашли их », — говорит он. «Поразительно, что никто ничего не нашел, несмотря на десятилетия геологического мониторинга». Эрландсон добавляет, что есть долгая история людей, претендующих на чрезвычайно ранние места в Америке, включая город Калико-Хиллз в Калифорнии, которому, по утверждению известного кенийского палеоантрополога Луи Лики, около 200000 лет.Но все эти утверждения были опровергнуты.
Мало того, что в Северной и Южной Америке нет никаких других следов человека, возрастом около 130 000 лет, но также нет никаких признаков человеческой деятельности в регионе, откуда люди, как считается, впервые попали в Новый Свет. «В Северо-Восточной Азии нет ни малейшего упоминания о том, что такое возраст», — замечает археолог Робин Деннелл из Университета Эксетера в Англии, изучающий расселение предков человека по Азии, Австралии и Америке.
Со своей стороны, Деннелла не беспокоит интерпретация командой костей и камней как признаков человеческой деятельности. Но его беспокоят свидания. « Вероятность того, что этому месту 130 000 лет, по-видимому, основывается всего на трех датах из урановой серии», — отмечает он. «Я бы хотел увидеть Cerutti Mastodon, покрытого большим количеством фиников, чем [финиковая] пальма, прежде чем утверждать, что это было во время последнего межледниковья».
Эксперты по археологическому датированию, не участвовавшие в исследовании, отнеслись к исследованию неоднозначно.«Я думаю, что датировка правильная, — говорит геохронолог Райнер Грюн из Университета Гриффита в Австралии. Но геохимик Бонни Блэквелл из Уильямс-колледжа считает, что команда могла бы сделать больше, чтобы подкрепить свои аргументы. Кость губчатая, и уран может абсорбироваться в нее или вымываться из нее, что влияет на точность результатов датирования. Она хотела бы увидеть зубы мастодонта с этого участка, датированные с помощью метода, называемого электронно-спиновым резонансом (ЭПР), который позволяет оценить возраст электронов в зубной эмали.
Blackwell использовал комбинацию урановых серий и ESR, чтобы успешно датировать останки мастодонта с территории фермы Хопвуд в Иллинойсе.
«Нам нужно оставить наши умы открытыми. Я восхищаюсь этими коллегами за то, что они высовывают шеи. Их следует похвалить за это », — говорит археолог Том Диллехей из Университета Вандербильта, который годами боролся за то, чтобы убедить археологическое сообщество, которое осталось от спорного места Монте-Верде в Чили, предшествовавшего культуре Хлодвига. Сегодня большинство ученых признают, что возраст Монте-Верде составляет около 15 000 лет, если не 18–20 000 лет назад, как сказал бы Диллехей.«Но для чего-то такого раннего потребуется больше доказательств», — говорит он о заявлениях о человеческой деятельности на участке Cerutti Mastodon.
Хеммингс соглашается. «Я полностью за гомининов в Америке на 130 000 человек, но не на основании этих доказательств. Недостаточно, чтобы открыть шампанское.
Окаменелые кости, найденные в Израиле, могут принадлежать загадочным вымершим людям | Evolution
Ископаемые кости, извлеченные из древнего провала в Израиле, могут принадлежать ранее неизвестной группе вымерших людей, которые жили в Леванте более 100 000 лет назад.
Исследователи обнаружили кости вместе с каменными орудиями труда и останками лошадей, лани и дикого быка во время раскопок на доисторическом месте Нешер Рамла недалеко от города Рамла в центре Израиля.
Кости, названные одним экспертом «крупным открытием», имеют отличительную комбинацию черт неандертальцев и ранних людей, которые отличают их от Homo sapiens, которые жили в этом регионе в то же время. Хотя ученые воздерживаются от утверждения нового вида, они считают, что особи Нешер Рамла, возможно, сыграли важную роль в истории человечества.
Поскольку самые старые окаменелости неандертальцев были найдены в Европе, многие ученые подозревали, что наши давно потерянные кузены произошли исключительно на континенте. Но недавние исследования поставили под сомнение это предположение и подняли перспективу существования до сих пор загадочной группы вымерших людей, которые сформировали эволюцию наших высокомерных родственников.
Анатомия костей Нешер Рамла более примитивна, чем у современных неандертальцев в Евразии и Homo sapiens в Леванте, что заставляет исследователей утверждать, что группа, названная Nesher Ramla Homo, может быть неуловимой группой, которая способствовала развитию неандертальцев.
эволюция.
«Вместе с другими исследованиями эта работа разрушает простую картину современного человека, выходящего из Африки, и неандертальцев, живущих в Европе. Картина намного сложнее », — сказал д-р Йоси Зайднер из Еврейского университета в Иерусалиме.
«Идея состоит в том, что мы здесь ловим последних выживших представителей популяции, которая способствовала развитию неандертальцев. Они жили бок о бок с Homo sapiens ».
Анализ, основанный на частичном черепе, кости челюсти и зубе, заставил ученых задуматься, могут ли другие ранние человеческие кости, обнаруженные в этом регионе, принадлежать к той же группе.Идут споры по поводу идентичности человеческих окаменелостей, найденных в пещерах Кесем и Зуттие, а также в пещерах Табун, все в Израиле. Они могут быть претендентами на присоединение к людям среднего плейстоцена, обнаруженным в Нешер Рамла, пишут исследователи в журнале Science.
Воронка, в которой были найдены кости, была засыпана, когда ученые приехали раскопать это место.
Но в далеком прошлом эта дыра, как полагают, содержала воду и привлекала животных, которые, в свою очередь, привлекали людей, которые охотились на животных.
Во второй статье журнала исследователи описывают уловку каменных отщепов и острий, найденных рядом с костями человека и животных, возраст которых составляет от 120 000 до 140 000 лет. Техники изготовления орудий, используемые народом Нешер Рамла, ранее были известны только неандертальцам и Homo sapiens.
В сопроводительном комментарии, опубликованном к статьям, профессор Марта Миразон Лар, палеоантрополог из Кембриджского университета, сказала, что первые современные люди существовали в Леванте примерно от 100 000 до 130 000 лет назад.
«Окаменелости гомининов из Нешер Рамла теперь предполагают, что другая популяция, с анатомическими особенностями более архаичными, чем у людей и неандертальцев, жила в этом регионе примерно в одно и то же время», — сказала она.
«Интерпретация окаменелостей и каменных орудий Нешер Рамла встретит разную реакцию среди палеоантропологов.
Несмотря на это, возраст материала Нешер Рамла, несоответствие морфологического и археологического сходства и расположение памятника на перекрестке дорог Африки и Евразии делают это открытие важным открытием.
Кости древнего ребенка раскрывают тайну загадочного родственника человека.
Заложенная в узкую щель на глубине 150 футов под землей в системе пещер Восходящей звезды в Южной Африке, Бекка Пейшотто протиснулась между скалистыми стенами, чтобы прокладывать себе путь вокруг поворота. Дюйм за дюймом она извивалась через извилистый проход, переворачиваясь почти вверх ногами, чтобы достичь небольшого уступа, где ждали научные сокровища — зубы и фрагменты костей ребенка, жившего более 240000 лет назад, загадочного родственника человека, известного как . Homo naledi .
Находка добавляет почти 2000 костей и зубов H. naledi , извлеченных из Восходящей звезды с тех пор, как спелеологи наткнулись на первые окаменелости в 2013 году. Останки ребенка, который, по оценкам, умер в возрасте от четырех до шести лет, включают шесть зубы и 28 фрагментов черепа.
Ни одно из этих открытий не было легким из-за ужасающих вертикальных падений и сжиманий, настолько сильных, что спелеологам приходилось выдыхать, чтобы сжать свои грудные клетки. Но недавние действия акробатистов потребовались Пейшотто, археологом из Американского университета в Вашингтоне, округ Колумбия.К. и члены ее команды были одними из самых сложных.
Лабиринтное предприятие по обнаружению останков ребенка, прозванного «Лети» в честь пропавшего ребенка, подчеркивает насущный вопрос об этих таинственных родственниках людей: как и почему они рискнули так глубоко проникнуть в эту темную извилистую пещеру?
«Никто, участвовавший в этом, не ожидал, что мы собираемся найти наледи костей в этих ситуациях», — говорит Джон Хоукс, палеоантрополог из Университета Висконсин-Мэдисон.«Мы продвигаемся в метры и метры по невозможным проходам».
Открытие ребенка, описанное в новом исследовании, опубликованном в журнале PaleoAnthropology , было частью усилий в 2017 и 2018 годах по исследованию самых глубоких уголков пещеры.
Команда нанесла на карту более 1000 футов новых проходов и описала лабиринтную систему во втором исследовании. Работа выявила только один вход из более широкой системы пещер в подсистему Диналеди, где находится большинство H.наледи найдено останков. Последние останки — самые глубокие из найденных в подсистеме, отложенные более чем в ста футах от ее открытия.
Открытия намекают на то, что останки, возможно, были намеренно принесены другими H. naledi в качестве способа преднамеренного избавления от своих мертвецов, предполагают авторы исследования. «Мы не видим другой причины того, что череп этого маленького ребенка находится в чрезвычайно труднодоступном и опасном положении», — сказал руководитель экспедиции «Восходящая звезда» Ли Бергер, палеоантрополог из Университета Витватерсранда в Южной Африке и исследователь National Geographic в целом. , на пресс-конференции по поводу находки.
Тем не менее, некоторые ученые, не участвовавшие в исследовании, еще не убедились.
Перенесли ли H. naledi своих умерших в пещеру, имеет большое значение для палеоантропологов и археологов. Такое преднамеренное обращение с умершими подразумевает уровень культурной сложности, который когда-то считался уникальным для нашего вида.
«Наша реакция на смерть, наша любовь к другим людям, наши социальные связи с ними — насколько они зависят от того, чтобы быть людьми?» Ястребы чудеса.
Тренажерный зал в геологических джунгляхH.Озадачивающая смесь современных и древних особенностей naledi ‘ вызвала у ученых шум после того, как в 2015 году было объявлено об открытии этого вида, показав, что эволюция человека сложнее, чем считалось ранее. Но одна из самых поразительных черт этих низкорослых гомининов — это то, насколько трудно было восстановить их останки, и, следовательно, насколько трудно им, должно быть, было отважиться так глубоко в пещеру.
Камера Диналеди пещеры содержит останки по крайней мере 15 Homo naledi, один из которых показан в составном скелете выше.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Первая группа раскопок в 2013 году состояла из шести ученых, все женщины были опытными спелеологами и, что немаловажно, были достаточно маленькими, чтобы пройти через геологический тренажерный зал в джунглях пещеры. За прошедшие годы экспедиции, которые частично финансировались Национальным географическим обществом, собрали вместе не менее 20 H. naledi особей, 15 из которых были обнаружены в одной камере в подсистеме Диналеди.
Такое скопление тел часто является результатом так называемой «смертельной ловушки», подземной пещеры, которая выходит на поверхность, куда могут упасть ничего не подозревающие животные или люди. Но эти ловушки убивают самых разных животных, таких как зверинец. найдены в пещере Малапа в Южной Африке, в то время как подавляющее большинство костей в Восходящей звезде принадлежат исключительно к H. naledi .
По мнению исследовательской группы, многие другие объяснения того, как останки «оказались в пещере», также не соответствуют действительности.
Маловероятно, что хищники затащили H. naledi в пещеру, потому что на костях нет следов зубов. Останки также, похоже, не были смыты водой в пещере, поскольку некоторые части тела были найдены почти неповрежденными, в том числе рука с костями, расположенными, как при жизни: ладонь вверх, пальцы загнуты внутрь.
Марина Эллиот исследует боковую камеру с палеонтологом Эшли Крюгер во время экспедиции 2013 года. Эллиотт был одним из шести ученых в экспедиции, обладающих навыками и телосложением, чтобы добраться до камеры Диналеди.
ФОТО ЭЛЛИОТА РОССАПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
И все же вход в пещеру был опасен, особенно с мертвым телом на буксире. Тщательный осмотр единственной точки входа в систему позволяет предположить, что во время H. naledi было два пути вниз: 40-футовый почти вертикальный перепад, известный как желоб, или сеть труднопроходимых расщелин в одной из трещин. стенки желоба.
Первоначально команда предложила модель H.
naledi утилизировали своих мертвецов вниз по вертикали, ведущей в камеру. Но дополнительные раскопки выявили три места, в том числе новорожденного ребенка, которые лежали глубже в пещере.
«Это места, где костный материал Homo naledi не мог быть, если в этой подсистеме не находился Homo naledi , что означает, что живые Homo naledi спускались по желобу и входили в эту пещеру», — говорит Хоукс.
Облако вопросовОднако других ученых это еще не убедило.Картирование и новые кости «еще не доказывают, что останки , должно быть, были намеренно депонированы другими людьми», — пишет в электронном письме археолог из Даремского университета Пол Петтитт. Но он добавляет, что последняя находка «делает это более вероятным».
Он и другие исследователи предполагают, что все еще существуют альтернативные объяснения, которые следует исключить. Возможно, гоминины каким-то образом использовали пещеры и умерли там, говорит Аврора Вал, научный сотрудник Тюбингенского университета.
Она указывает на бабуинов, которые часто проводят ночи, а иногда и умирают в пещерах. По ее словам, мертвые бабуины, как правило, очень молоды или стары и умирают от различных естественных причин, таких как болезни. В недавнем исследовании Вэл и ее коллеги обнаружили аналогичное распространение молодых и старых среди останков H. naledi в Восходящей звезде и павианов в пещере Мисгрот, также в Южной Африке. «Я не говорю, что мы решили проблему», — говорит Вэл. «Но я думаю, что это стоит изучить».
Ученые только начали открывать многие секреты системы пещер Восходящей звезды — и они взволнованы тем, что еще может быть оставлено для открытия.
ФОТО РОБЕРТА КЛАРКАПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Также необходима более подробная работа, чтобы тщательно задокументировать геологию пещеры и то, как она изменилась на протяжении тысячелетий. По словам Энди Херрейса, палеоантрополога и геоархеолога из Университета Ла Троб в Австралии и National Geographic Explorer, датировка Лети и других недавно найденных окаменелостей также может помочь определить, на что была похожа пещера, когда были захоронены останки гомининов.
«Пещеры — сложное место», — пишет он в электронном письме. «Проходы открываются, а входы рушатся во времени».
В то время как пещера несколько изменилась, в том числе камнепады и сужение некоторых проходов из-за накопления залежей полезных ископаемых, прошлые анализы команды показывают, что первичная структура подсистемы Диналеди оставалась довольно стабильной в течение сотен тысяч лет, говорится в исследовании. автор Марина Эллиотт, антрополог из Университета Саймона Фрейзера, руководившая раскопками пещеры в период с 2013 по 2019 год.
Но споры наверняка продолжатся. Подтверждение того, что H. naledi осмеливались преодолевать извилистые ходы пещеры, чтобы избавиться от своих мертвецов, ознаменовало собой значительный сдвиг в мышлении многих ученых. Homo sapiens — единственный живой вид, который намеренно хоронит своих мертвецов, хотя некоторые неандертальцы, возможно, также занимались подобными практиками.
Возможно, другие гоминины, умышленно избавляющиеся от своих мертвецов, не должны вызывать такого удивления, говорит Эллиотт.
«Как люди, мы действительно любим чувствовать себя особенными, и нам действительно не нравится, когда другие виды вторгаются в это», — говорит она.Но многие черты, которые ученые когда-то считали определяющими для Homo sapiens, , такие как изготовление инструментов , , с тех пор оказались общими с другими гомининами и приматами.
Эллиотт признает, что многие вопросы остаются без ответа, и пара новых исследований, кажется, углубляет загадку. «Но это очевидно хорошо», — говорит она. «Это дает нам много работы».
Национальное географическое общество, стремящееся освещать и защищать чудо нашего мира, финансировало работу Исследователя в целом Ли Бергера.Узнайте больше о поддержке исследователей Обществом.
новых видов древних людей, связанных с костями и зубами в филиппинской пещере: выстрелы
Археолог Арманд Сальвадор Михарес копал в этой пещере на острове Лусон на Филиппинах в 2007 году, когда он обнаружил древнюю кость пальца ноги, которая не совсем походила на кости современного человека.
Археологический проект пещеры Кальяо скрыть подпись
Археолог Арманд Сальвадор Михарес копал в этой пещере на острове Лусон на Филиппинах в 2007 году, когда он обнаружил древнюю кость пальца ноги, которая не совсем походила на кости современного человека.
Археологический проект пещеры Кальяо Необычный вид людей, по всей видимости, обитал на острове Лусон на Филиппинах всего 50 000 лет назад. Основываясь на найденных там зубах и костях, ученые подозревают, что эти древние люди, вероятно, имели рост менее 4 футов и несколько обезьяноподобных черт.
Тем не менее, как утверждают исследователи, это явно человеческих костей, принадлежащих ранее неизведанному виду.
Первой подсказкой была кость, всплывшая в 2007 году.Археолог Арманд Сальвадор Михарес копал пещеру на острове Лусон и нашел кость пальца ноги. Он говорит, что это не похоже на современную человеческую кость. «В этой кости есть что-то особенное», — вспоминает он свои мысли. Но одной кости было недостаточно, чтобы с уверенностью сказать, кому или чему она принадлежит.
Выраженный изгиб этой пальцевой кости — проксимальной фаланги — у экземпляра Homo luzonensis, раннего человека, найденного в филиппинской пещере, больше похож на восхождение на деревья Australopithecus , чем у современного человека, говорят ученые. . Археологический проект пещеры Кальяо скрыть подпись
переключить подпись Археологический проект пещеры Кальяо Выраженный изгиб этой пальцевой кости — проксимальной фаланги — у экземпляра Homo luzonensis, , раннего человека, найденного в филиппинской пещере, больше похоже на то, что он появился в результате лазания по деревьям Australopithecus , чем у современного человека, ученые сказать.
Михарес, сотрудник Филиппинского университета, был частью команды, занимавшейся поиском костей первых людей. Они копали еще четыре года. В 2011 году они попали в грязь — больше костей пальцев ног, а также костей пальцев, часть бедренной кости и семь зубов. И никто не выглядел так, как будто он принадлежал современным людям. «Мы согласились, что это, вероятно, новый вид», — говорит Михарес.
Обнаружение нового вида древних людей делает карьеру в антропологии или ломает карьеру, если вы ошибаетесь.Таким образом, команда провела еще восемь лет, изучая кости и зубы. Теперь они пришли к выводу, что фрагменты скелетов принадлежат трем людям, которые жили где-то между 50 000 и 67 000 лет назад. На этой неделе ученые написали в журнале Nature, что называют их Homo luzonensis, в честь острова.
И, как говорит палеоантрополог Шара Бейли из Нью-Йоркского университета, эти трое довольно необычны.
«Мы склонны определять виды на основе уникальных комбинаций признаков, — говорит Бейли, — и, похоже, именно это здесь и происходит.«Она говорит, что это« супер-удивительно », как зубы и кости демонстрируют« очень примитивные черты »наряду с современными.
Например, одна кость пальца ноги более изогнута, чем кости современного человека. Фактически, это выглядит так же, как палец лазающего по деревьям обезьяноподобного существа, Australopithecus, , жившего миллионы лет назад — задолго до появления первых людей.
Даже рот сочетает в себе необычную смесь прошлого и настоящего: некоторые зубы выглядят очень похожи на наши, а другие больше похожи на зубы предков, живших миллионы лет назад.
Бейли называет находку «мозаичным» видом: «Я думаю, это просто открывает так много новых вопросов», — говорит она. «Это увлекательно.»
Один вопрос: были ли эти существа родственниками хоббитов (нет, не героев фильма).
«Хоббит» — широко используемое прозвище для еще одного крошечного примитивного человеческого вида, который жил на индонезийском острове примерно от 100 000 лет назад до 50 000 лет назад. Более формальное название — Homo floresiensis, — хоббиты были обнаружены 15 лет назад.У них тоже было удивительное сочетание примитивных и человеческих костей и зубов.
Несколько зубов и несколько костей могут быть всем, что осталось от крошечного вида древнего человека, жившего на острове Лусон до 50 000 лет назад. Археологический проект пещеры Кальяо скрыть подпись
переключить подпись Археологический проект пещеры КальяоНесколько зубов и несколько костей могут быть всем, что осталось от крошечного вида древнего человека, жившего на острове Лусон до 50 000 лет назад.
Археологический проект пещеры КальяоПалеоантрополог Мэтт Точери из Университета Лейкхед в Канаде является экспертом по хоббитам. «Это не так много позже, и теперь у нас есть похожая вещь, которая появляется на острове на Филиппинах», — говорит Точери. «Они живут на этих океанических островах — и, по сути, они там, в то время как наш вид, знаете ли, завоевывает мир».
С двумя загадочными видами в Юго-Восточной Азии, ученые также задаются вопросом, что они говорят нам о миграции предков человека из Африки.
Согласно стандартному мнению, первым видом людей, покинувшим Африку, была крупная группа людей с довольно большим мозгом, названная Homo erectus, почти 2 миллиона лет назад. Homo erectus распространился по Азии и Европе.
Одно из возможных объяснений существования Homo luzonensis состоит в том, что популяция из Homo erectus попала на Филиппины давно — возможно, сотни тысяч лет назад — и осталась там. По мере развития некоторые из их физических черт стали больше походить на современных людей — например, некоторые зубы.Но другие черты, такие как пальцы ног, не эволюционировали или могли даже иметь регрессированных до более примитивных форм.
Так выглядит Флоран Детруа, палеоантрополог из Национального музея естественной истории в Париже и один из первооткрывателей нового вида. Он говорит, что эволюция играет несколько необычных трюков, особенно с организмами, которые живут изолированно.
«Это еще одно свидетельство того, что особенности [тела] определенно не развиваются с одинаковой скоростью, — говорит Детруа, — особенно у разных видов в разных географических местах.«
Но Точери говорит, что может быть другое объяснение: другая миграция из Африки, не Homo erectus , а некоторыми другими, более обезьяноподобными видами, поселившимися в отдаленных частях Азии.
« Вот где это становится захватывающим », Точери говорит: «Потому что, если это правда, что другие виды ранних Homo также вышли [из Африки], это означает, что то, что мы находим в Азии, даже более сложное и интересное, чем мы когда-либо мечтали. «
В связи с появлением двух необычных видов первых людей за последние два десятилетия палеонтологи задаются вопросом, какое значение имеют полученные данные для истории человечества.
«Эволюция Homo становится все более и более странной», — говорит Рик Поттс, руководитель Программы происхождения человека в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института. «Виды — это текучие сущности, что делает их очень пластичными и подверженными изменениям», — говорит он.
Эти открытия, по словам Поттса, «нанесут серьезный ущерб любой простой классификации» наших предков и представлению о том, что происходило довольно упорядоченное развитие от примитивных к более «современным» чертам.
По словам антропологов, становится все яснее, что ранние люди имели гораздо больше форм и размеров, чем когда-то думали ученые.
древних европейских охотников вырезали оружие из человеческих костей | Наука
Одна из точек человеческой кости, проанализированная в ходе исследования, обнаруженного Вилли ван Вингерденом в январе 2017 года. Вилли ван ВингерденС окончанием ледникового периода тающие ледники затопили территорию Доггерленда, земли, которая когда-то соединяла Британию и материковую Европу.Более 8000 лет уникальное оружие — тонкие зубчатые костяные наконечники — изготовленное последними обитателями суши, покоилось на дне Северного моря. Так было до тех пор, пока инженеры 2-го века с помощью механических земснарядов не начали выкапывать морское дно и использовать осадки для укрепления берегов Нидерландов. В результате продолжающихся работ на голландские пляжи случайно были доставлены артефакты и окаменелости из глубины.
энтузиастов-охотников за окаменелостями собрали эти находки, собрав почти 1000 единиц оружия с зазубринами, известных археологам как мезолитические зазубрины.Колючие наконечники были обнаружены не только в Северном море, они были найдены на территориях от Ирландии до России и датируются периодом от 8000 до 11000 лет назад, когда последние фуражиры населяли Европу до прибытия фермеров. Люди мезолита, вероятно, прикрепляли острие к более длинным древкам, чтобы делать стрелы, копья и гарпуны, необходимые для получения средств к существованию на охоте и рыболовстве. Но ученые в основном игнорировали зазубрины на голландских пляжах, потому что они не были обнаружены в результате систематических раскопок надлежащих археологических памятников, таких как зазубрины, найденные в U.К. и континентальная Европа.
Теперь группа, возглавляемая археологами Лейденского университета, проанализировала некоторые из выброшенного оружия, выполнив молекулярные измерения, чтобы определить, из каких видов были сделаны зазубрины. Ученые в основном хотели проверить, возможен ли такой анализ, который зависит от белков, выживших в костях, для артефактов, захороненных под водой на протяжении тысячелетий. Этот метод не только сработал, но и дал шокирующие результаты: хотя большинство наконечников, которым примерно 10 000 лет, были сделаны из костей благородного оленя, два были сделаны из человеческих скелетов.
«Как эксперт в этой области, я действительно не ожидал этого. Это действительно круто », — говорит археолог из Университета Ньюкасла Бенджамин Эллиотт, который не принимал участия в исследовании. Никогда раньше археологи не находили однозначных доказательств того, что древние европейцы тщательно превращали человеческие кости в смертоносное оружие.
Ученые ломали голову над тем, почему люди мезолита использовали скелеты благородного оленя и человеческие скелеты в качестве оружия. «Что происходит с этими точками?» говорит Виржини Синет-Матиот, антрополог из Института Макса Планка в Лейпциге, Германия, которая работала над проектом.»Что это значит?»
Практические или экономические соображения казались маловероятным объяснением: другое сырье, такое как рога, было бы более доступным и долговечным. Скорее, исследователи пришли к выводу, что древние охотники выбирали именно эти кости по символическим причинам, связанным с их социальными или духовными убеждениями.
«Это было не экономическое решение», — говорит археолог Джоаннес Деккер, ведущий автор исследования, которое будет опубликовано в журнале Journal of Archaeological Science: Reports .Экономический ход для древних охотников-собирателей заключался в том, чтобы быстро создавать сильные точки из частей животных, оставшихся от еды. В этом случае исследователи ожидают найти точки, сделанные из рогов, а также костей зубров, других видов оленей и евразийского лося. Эти существа бродили по Доггерленду мезолита, и эксперименты современных археологов показали, что их кости служат отличным метательным оружием.
Тот факт, что ученые обнаружили преимущественно кости благородного оленя и человеческие кости, предполагает: «Должна быть какая-то другая причина, культурная причина, почему было важно использовать эти виды», — говорит Деккер, студент магистратуры Лейденского университета в Нидерландах. .
Однако конкретные мотивы, лежащие в основе этой причуды Доггерленда, остаются загадкой. «Вы можете измерить современную кость, чтобы увидеть ее свойства как точку метания», — говорит Деккер. «Невозможно измерить мысли в голове мезолитического охотника-собирателя».
Тем не менее, знание того, что люди мезолита использовали человеческие кости таким образом, является важным открытием. «Человеческий состав — это полный шок», — говорит Эллиотт.
На этом графике показаны точки с зазубринами, проанализированные в ходе исследования, пляжи, на которых они были обнаружены, а также вероятное место выемки исходных отложений в Северном море.Деккер и др. в печати JAS: Reports , исходный файл предоставлен DekkerПо его словам, более ранние исследователи высказывали идею о том, что человеческая кость представляет собой несколько особенно длинных зазубрин, найденных в Ирландии. Эти предположения основывались на том факте, что в то время, когда были созданы артефакты, на острове не было много крупных млекопитающих, кроме людей. Но до недавнего времени не существовало технологии для проверки этих заявлений.
Как правило, археологи могут на глазом увидеть кость и по ее размеру и контурам определить часть тела и тип животного, от которого она произошла.Но это практически невозможно для колючих наконечников, потому что идентифицирующие элементы были стесаны и стерлись в процессе изготовления, использования и захоронения.
За последнее десятилетие была разработана новая технология, решающая эту проблему. Метод, зооархеология с помощью масс-спектрометрии или ZooMS, обнаруживает молекулярные строительные блоки коллагена, основного белка в кости. Поскольку эти компоненты коллагена незначительно различаются у разных животных, их измерение может указывать на вид кости — даже для кусочков скелета или скульптурных артефактов, которые не могут быть идентифицированы по визуальным признакам.
Во время ZooMS ученые химически растворяют кусочек измельченной кости, чтобы извлечь молекулы коллагена, которые проходят через измерительный прибор. Этот метод оказался удобным для различения костей похожих на вид существ, таких как овца и коза, или крыса и мышь. А для памятников каменного века этот процесс использовался для сканирования тысяч скелетов размером со спичку, чтобы найти среди груд костей животных редкие образцы неандертальцев, денисовцев и экземпляров Homo sapiens .С момента своего появления в 2009 году ZooMS успешно использовалась на останках десятков сайтов по всему миру, начиная с каменного века до наших дней.
Но ученые сомневались, будет ли этот метод работать на мезолитических точках Доггерленда; Тысячелетия под водой могли разрушить белки коллагена. «Задача заключалась в том, сможем ли мы извлечь коллаген и провести идентификацию видов из материала, который был погружен в воду в течение столь длительного времени», — говорит Синет-Матиот, которая работает над обновлением протоколов ZooMS с помощью своих исследований.
В 2018 году Деккер решил попробовать в небольшом проекте для своей бакалаврской диссертации по археологии в Лейденском университете. Деккер получил разрешение от дюжины коллекционеров очистить или отколоть кусочек кости от своих зазубренных наконечников. Он привез образцы в Институт Макса Планка в Лейпциге, Германия, и вместе с Sinet-Mathiot провел анализ ZooMS. Сотрудники Университета Гронингена измерили радиоуглеродные даты, подтвердив, что артефакты относятся к эпохе мезолита.
Для исследователей европейской предыстории новые результаты заманчивы, но представляют больше вопросов, чем ответов.Поскольку в ходе исследования было проверено только десять точек, выброшенных на берег, ученые не знают, как часто и при каких обстоятельствах люди вооружались человеческими костями. «Очень интересно, что они нашли там двух человек из десяти проанализированных в общей сложности», — говорит Тайс Зетнер Тролле Йенсен, научный сотрудник Копенгагенского университета, который не принимал участия в исследовании. «Но вполне может быть, что они нашли иголку в стоге сена».
Ранее в этом году Дженсен и его коллеги опубликовали гораздо более крупное исследование ZooMS, в котором были определены типы животных, включающие 120 мезолитических колючих наконечников, извлеченных из торфяных болот Дании и Швеции.Они нашли кости благородного оленя, лося, крупного рогатого скота и нескольких бурых медведей, но не кости Homo sapiens . И они пришли к выводу, что мастера эпохи мезолита выбрали типы костей с предпочтительными механическими свойствами. Охотники выбрали своих медиумов из практических соображений, а не из культурных соображений.
Разные результаты позволяют предположить, что только жители Доггерленда превращали человеческие кости в смертельные точки во время мезолита. «Возможно, там есть странные люди… люди, которые занимались разными вещами», — говорит Дженсен.
Он и другие ученые надеются, что эти вопросы будут прояснены с помощью дополнительных работ ZooMS с зазубринами. Хотя в новом исследовании было проанализировано небольшое количество артефактов, оно показало научную ценность артефактов, смытых на голландские берега.
«В идеале мы хотели бы, чтобы [артефакты] происходили из надежно раскопанных мест», — говорит Эллиотт. Но стоянки Доггерленда находятся на дне Северного моря, поэтому находки пляжей вне контекста являются бесценными и доступными доказательствами. «Мы не можем относиться к этому снобами», — говорит он.«Мы должны действительно принять это и попытаться получить как можно больше информации и понимания из этих артефактов».
Каждый день на голландских пляжах появляется все больше окаменелостей и артефактов, что привлекает все большее количество любителей-коллекционеров. По словам модератора Эрвина ван дер Ли из Роттердама, группа этого сообщества в Facebook сейчас насчитывает около 600 участников. «Конкуренция тоже очень большая, — говорит он.
Рик ван Брагт, студент университета в Гааге, нашел около 10 000 древних предметов с тех пор, как начал поиски почти десять лет назад.Ван Брагт и ван дер Ли ввели свои зазубрины в исследование ZooMS. Хотя артефакт ван дер Ли не дал результатов, точка ван Брагта была идентифицирована как благородный олень 8000 лет назад. Оба коллекционера были очарованы новостью о том, что две точки образуют человеческую кость.
Помимо костных точек, приливы, омывающие голландские пляжи, падают на зубы акулы, кремневые орудия труда неандертальцев, окаменелости давно вымерших мамонтов и другие сокровища. Однако обнаружение находок требует практики, и большинство любителей пляжного отдыха не знают, что там находится.Летом «на пляже много людей, и они просто наступают на все», — говорит Ван Брагт. «Они этого не видят».
Примечание редактора, 21 декабря 2020 г .: В этой статье ошибочно говорилось, что инженеры 21 века углубляли морское дно; Работы начали инженеры ХХ века.
Археология Кости Европейская история ОружиеРекомендованные видео
.