Ett internationellt team av forskare har slutfört den första virtuella 3D-rekonstruktionen av bröstkorgen på det mest kompletta neandertalskelettet som hittills grävts fram, potentiellt kastar nytt ljus över hur denna forntida människa rörde sig och andades.

Laget, som inkluderade forskare från universitet i Spanien, Israel, och USA, inklusive University of Washington, fokuserad på bröstkorgen - området i kroppen som innehåller bröstkorgen och övre ryggraden, som bildar en hålighet för att rymma hjärtat och lungorna. Med hjälp av CT -skanningar av fossiler från cirka 60, 000-årigt manligt skelett som kallas Kebara 2, forskare kunde skapa en 3D-modell av bröstet-en som skiljer sig från den långvariga bilden av tunnbröstet, böjd "grottman". Slutsatserna pekar på vad som kan ha varit en upprättstående person med större lungkapacitet och rakare ryggrad än dagens moderna människa.

Studien publiceras 30 oktober Naturkommunikation .

"Bröstkorgens form är nyckeln till att förstå hur Neandertaler rörde sig i sin miljö eftersom det informerar oss om deras andning och balans, "sa Asier Gomez-Olivencia, en Ikerbasque -stipendiat vid universitetet i Baskien och studiens huvudförfattare.

Och hur Neandertals flyttade skulle ha haft en direkt inverkan på deras förmåga att överleva på de resurser som finns tillgängliga för dem, sa Patricia Kramer, professor vid UW Institutionen för antropologi och motsvarande författare på uppsatsen.

"Neandertaler är nära besläktade med oss ​​med komplexa kulturella anpassningar ungefär som moderna människors, men deras fysiska form skiljer sig från oss på viktiga sätt, "sa hon." Att förstå deras anpassningar gör att vi kan förstå vår egen evolutionära väg bättre. "

Neandertaler är en typ av människa som växte fram cirka 400, För 000 år sedan, lever mestadels från det som idag är Västeuropa till Centralasien. De var jägare-samlare som, på vissa områden, bodde i grottor och som vittrade flera glacialperioder innan de utrotades cirka 40, 000 år sedan. Studier under de senaste åren har antytt att Neandertaler och tidiga Homo sapiens blandat sig, eftersom bevis på Neandertal -DNA har dykt upp i många populationer.

Under de senaste 150 åren har Neandertalrester har hittats på många platser i Europa, Asien och Mellanöstern. Detta team arbetade med ett skelett märkt Kebara 2, även känd som "Moshe, "som hittades i Kebara -grottan i norra Israels bergskedja Carmel 1983. Även om kraniet saknas, resterna av den unga vuxna hanen anses vara ett av de mest kompletta Neandertal -skelettet som någonsin hittats. Två olika former av datering av den omgivande jorden, termoluminescens och elektronspinnresonans, sätt åldern på någonstans mellan 59, 000 och 64, 000 år.

Upptäckter och studier av andra rester från Neandertal under 1800- och början av 1900 -talet gav upphov till teorier och bilder om en stereotyp, böjd grottman. Över tid, ytterligare forskning klargjorde vetenskaplig förståelse för många Neandertal -drag, men någon debatt har dröjt kvar om bröstkorgen, lungornas kapacitet och vilka förhållanden Neandertals kan ha kunnat anpassa sig till, eller inte.

Under det senaste decenniet har virtuell rekonstruktion har blivit mer vanlig i biologisk antropologi, Kramer förklarade. Tillvägagångssättet är användbart med fossiler som bröstkorgen, där bräckliga ben gör fysisk rekonstruktion svår och riskabel.

För nästan två år sedan, samma forskargrupp skapade en virtuell rekonstruktion av Kebara 2 -ryggraden, det första steget i att uppdatera teorierna om Neandertal biomekanik. Lagets papper, publicerad i boken "Human Paleontology and Prehistory, "bekräftade sannolikheten för upprätt hållning men pekade på en rakare ryggrad än hos moderna människor.

För denna modell av bröstkorgen, forskare använde båda direkta observationer av Kebara 2 -skelettet, för närvarande inrymt vid Tel Aviv University, och medicinska CT-skanningar av kotor, revben och bäckenben, tillsammans med 3D-programvara avsedd för vetenskapligt bruk. "Detta var ett noggrant arbete, " sa Alon Barash, en föreläsare vid Bar Ilan University i Israel. "Vi var tvungna att CT-skanna varje kotor och alla revbensfragment individuellt och sedan sätta ihop dem igen i 3D."

De använde sedan en teknik som kallas morfometrisk analys för att jämföra bilderna av Neandertal-ben med medicinska skanningar av ben från dagens vuxna män. "I återuppbyggnadsprocessen, det var nödvändigt att nästan `` klippa '' och justera några av de delar som visade deformation, och spegelbild några av dem som inte var så välbevarade för att få en komplett bröstkorg, " sa Gomez-Olivencia.

Rekonstruktionen av bröstkorgen, tillsammans med teamets tidigare upptäckt, visar revben som ansluter till ryggraden inåt, tvinga bröstkaviteten utåt och låta ryggraden luta något bakåt, med lite av ländryggen som är en del av den moderna mänskliga skelettstrukturen. "Skillnaderna mellan en Neandertal och modern mänsklig bröstkorg är slående, sa Markus Bastir, senior forskare vid Laboratory of Virtual Anthropology vid National Museum of Natural History i Spanien.

"Neandertal -ryggraden ligger mer inuti bröstkorgen, vilket ger mer stabilitet, "sa Gomez-Olivencia." Också, bröstkorgen är bredare i sin nedre del. "Denna form av bröstkorgen föreslår ett större membran och därmed, större lungkapacitet.

"Den breda nedre bröstkorgen i Neandertals och revbens horisontella orientering tyder på att Neandertals litade mer på sitt membran för andning, "sa seniorförfattaren Ella Been från Ono Academic College." Moderna människor, å andra sidan, lita både på membranet och på bröstkorgens expansion för andning. Här ser vi hur ny teknik i studiet av fossila rester ger ny information för att förstå utdöda arter. "

Vad det betyder för hur Kebara 2 levde är moget för vidare forskning, Sa Kramer. Hur andades Neandertals, och för vilka fysiska krav kan de ha behövt kraftfulla lungor? Vad säger det om hur de rörde sig, och miljön där de levde? Har någon av dessa fysiska egenskaper gjort dem mer eller mindre anpassningsbara för klimatförändringar?

Att rekonstruera bröstkorgen var en övning att börja om från början, medvetet försöka undvika att påverkas av tidigare teorier om hur Neandertals såg ut eller levde, Sa Kramer.

"Tänker igenom alla permutationer av de olika fragmenten, det var som en sticksåg utan alla bitar. Vad säger bitarna till oss? "Sa hon." Folk har sagt att det borde vara på ett visst sätt, men du vill se till att du inte överrekonstruerar, eller rekonstruera det som du tycker att det ska vara. Du försöker behålla ett neutralt förhållningssätt."

Andra författare till studien var Daniel Garcia-Martinez från National Museum of Natural History och Mikel Arlegi, vid universitetet i Baskien.