Forscher erstellen 3D-Modell des Neandertaler-Rippenkäfigs

Unsere nahen evolutionären Cousins hatten vielleicht einen subtilen, aber etwas anderen Atemmechanismus als der anatomisch moderne Mensch, so ein Team von Wissenschaftlern, das die erste virtuelle 3D-Rekonstruktion des Brustkorbes eines erwachsenen männlichen Neandertalers abgeschlossen hat.

Das Team unter der Leitung von Dr. Asier Gomez-Olivencia, Leiter der Universität des Baskenlandes, konzentrierte sich auf den Thorax – den Körperbereich mit dem Brustkorb und der oberen Wirbelsäule, der einen Hohlraum für Herz und Lunge bildet.

Die Forscher arbeiteten mit einem 60.000 Jahre alten Skelett eines männlichen Neandertalers mit der Bezeichnung Kebara 2, das 1983 in der Kebara Höhle in Israel gefunden wurde.

Mit Hilfe von CT-Scans von Kebara 2 Fossilien konnten sie ein 3D-Modell der Brust erstellen – eines, das sich vom langjährigen Bild des tonnenförmigen, überwölbten „Höhlenmenschen“ unterscheidet.

Die Schlussfolgerungen deuten auf ein möglicherweise aufrichtiges Individuum mit größerer Lungenkapazität und gerader Wirbelsäule als der moderne Mensch von heute hin.

„Die Form des Thorax ist der Schlüssel zum Verständnis, wie sich Neandertaler in ihrer Umgebung bewegt haben, weil sie uns über ihre Atmung und ihr Gleichgewicht informiert“, sagte Dr. Gomez-Olivencia.

„Und wie sich die Neandertaler bewegten, hätte einen direkten Einfluss auf ihre Überlebensfähigkeit mit den ihnen zur Verfügung stehenden Ressourcen gehabt“, fügte Professorin Patricia Kramer von der University of Washington hinzu.

„Neandertaler sind mit uns eng verwandt mit komplexen kulturellen Anpassungen, ähnlich denen des modernen Menschen, aber ihre physische Form unterscheidet sich in wichtiger Hinsicht von uns. Das Verständnis ihrer Anpassungen erlaubt es uns, unseren eigenen evolutionären Weg besser zu verstehen.“

Entdeckungen und Studien anderer Neandertalerüberreste im 19. und frühen 20. Jahrhundert führten zu Theorien und Bildern eines stereotypen, überwältigenden Höhlenmenschen.

Im Laufe der Zeit klärten weitere Forschungen das wissenschaftliche Verständnis vieler Neandertaler-Merkmale, aber einige Debatten haben sich über die Struktur des Thorax, die Kapazität der Lunge und die Bedingungen, an die sich Neandertaler hätten anpassen können, hingezogen.

„In den letzten zehn Jahren ist die virtuelle Rekonstruktion in der biologischen Anthropologie immer mehr an der Tagesordnung“, sagte Professor Kramer.

„Der Ansatz ist nützlich bei Fossilien wie dem Thorax, wo zerbrechliche Knochen den physischen Wiederaufbau erschweren und gefährden.“

Vor fast zwei Jahren schuf das gleiche Team eine virtuelle Rekonstruktion der Kebara 2 Wirbelsäule, den ersten Schritt zur Aktualisierung der Theorien der neandertalischen Biomechanik.

Für ihr Thoraxmodell nutzten die Wissenschaftler sowohl direkte Beobachtungen des Kebara 2-Skeletts als auch medizinische CT-Scans von Wirbeln, Rippen und Beckenknochen sowie eine für den wissenschaftlichen Gebrauch entwickelte 3D-Software.

„Im Rekonstruktionsprozess war es notwendig, einige der Teile, die eine Verformung aufwiesen, virtuell zu „schneiden“ und neu auszurichten, und einige, die nicht so gut erhalten waren, spiegelbildlich zu betrachten, um einen vollständigen Thorax zu erhalten“, sagte Dr. Gomez-Olivencia.

Die Rekonstruktion des Thorax, gekoppelt mit dem früheren Befund des Teams, zeigt Rippen, die sich nach innen mit der Wirbelsäule verbinden, die die Brusthöhle nach außen drücken und die Wirbelsäule leicht nach hinten neigen lassen, mit wenig von der lumbalen Kurve, die Teil der modernen menschlichen Skelettstruktur ist.

„Die Unterschiede zwischen einem Neandertaler und einem modernen menschlichen Thorax sind frappierend“, sagt Co-Autor Dr. Markus Bastir, Forscher am Labor für Virtuelle Anthropologie am National Museum of Natural History.

„Die Neandertalerwirbelsäule befindet sich mehr im Inneren des Thorax, was für mehr Stabilität sorgt. Außerdem ist der Thorax in seinem unteren Teil breiter. Diese Form des Brustkorbes deutet auf ein größeres Zwerchfell und damit auf eine größere Lungenkapazität hin“, sagte Dr. Gomez-Olivencia.

„Der breite untere Thorax des Neandertalers und die horizontale Ausrichtung der Rippen deuten darauf hin, dass der Neandertaler mehr auf sein Zwerchfell zum Atmen angewiesen ist“, sagte Senior-Autorin Dr. Ella Been vom Ono Academic College.

„Der moderne Mensch hingegen ist beim Atmen sowohl auf das Zwerchfell als auch auf die Ausdehnung des Brustkorbes angewiesen. Hier sehen wir, wie neue Technologien in der Erforschung fossiler Überreste neue Informationen liefern, um ausgestorbene Arten zu verstehen.“

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