La cage thoracique 3D indique que les Néandertaliens ne ressemblaient en rien à ce que nous pensions

Une équipe internationale de scientifiques a achevé la première reconstruction virtuelle en 3D de la cage thoracique du squelette de Néandertal le plus complet jamais mis au jour à ce jour, apportant potentiellement un nouvel éclairage sur la façon dont cet ancien humain bougeait et respirait.

L'équipe, composée de chercheurs d'universités espagnoles, israéliennes et américaines, y compris de l'Université de Washington, s'est concentrée sur le thorax – la partie du corps contenant la cage thoracique et la partie supérieure de la colonne vertébrale, qui forme une cavité pour loger le cœur. et les poumons. En utilisant des tomodensitogrammes de fossiles d'un squelette masculin âgé d'environ 60 000 ans, connu sous le nom de Kebara 2, les chercheurs ont été capables de créer un modèle tridimensionnel du thorax, différent de l'image de longue date de la poitrine, penchée en avant. Homme des cavernes." Les conclusions suggèrent ce qui pourrait avoir été un individu droit avec une plus grande capacité pulmonaire et une colonne vertébrale plus droite que l'homme moderne.

L’étude est publiée le 30 octobre dans Nature Communications .

"La forme du thorax est essentielle pour comprendre comment les Néandertaliens ont évolué dans leur environnement, car elle nous informe sur leur respiration et leur équilibre", a déclaré Asier Gomez-Olivencia, Fellow Ikerbasque de l'Université du Pays Basque et auteur principal de l'étude.

Et la façon dont les Néandertaliens ont déménagé aurait eu un impact direct sur leur capacité à survivre avec les ressources dont ils disposaient, a déclaré Patricia Kramer, professeure au département d'anthropologie de l'Université de Waterloo et auteur correspondante du journal.

"Les Néandertaliens nous sont étroitement liés par des adaptations culturelles complexes très similaires à celles de l'homme moderne, mais leur forme physique est différente de nous de manière importante", a-t-elle déclaré. "Comprendre leurs adaptations nous permet de mieux comprendre notre propre chemin d'évolution."

Notre ancêtre debout?

Les Néandertaliens sont un type d'humain qui a émergé il y a environ 400 000 ans et qui vit principalement de l'actuelle Europe de l'Ouest à l'Asie centrale. C'étaient des chasseurs-cueilleurs qui, dans certaines régions, vivaient dans des grottes et qui ont survécu à plusieurs périodes glaciaires avant de s'éteindre il y a environ 40 000 ans. Des études menées au cours des dernières années ont suggéré que les Néandertaliens et les premiers Homo sapiens se mélangeaient, car des preuves de l'ADN de Néandertal ont été découvertes dans de nombreuses populations.

Au cours des 150 dernières années, des restes de Néandertal ont été trouvés sur de nombreux sites en Europe, en Asie et au Moyen-Orient. Cette équipe a travaillé avec un squelette appelé Kebara 2, également connu sous le nom de "Moshe", qui a été trouvé dans la grotte de Kebara, dans la chaîne du Carmel, dans le nord d'Israël, bien que le crâne soit manquant. Les restes du jeune homme adulte sont considérés squelettes néandertaliens les plus complets jamais trouvés. Deux formes différentes de datation du sol environnant, la thermoluminescence et la résonance de spin électronique, placent l’âge entre 59 000 et 64 000 ans.

Les restes de Néandertal ont été trouvés dans la grotte de Kebara, en Israël. (L'archéologue subversif / CC BY ND 3.0 )

Les découvertes et les études d'autres vestiges de Néandertal au 19ème et au début du 20ème siècle ont donné lieu à des théories et à des images d'un homme des cavernes stéréotypé et penchée. Au fil du temps, des recherches plus approfondies ont permis de clarifier la compréhension scientifique de nombreux traits de Néandertal, mais des débats ont persisté sur la structure du thorax, la capacité des poumons et les conditions auxquelles les Néandertaliens auraient pu s’adapter, ou non.

Nouvelle vue de Neanderthals From 3D

Au cours de la dernière décennie, la reconstruction virtuelle est devenue plus courante en anthropologie biologique, a expliqué Kramer. Cette approche est utile avec des fossiles tels que le thorax, où les os fragiles rendent la reconstruction physique difficile et risquée.

Il y a près de deux ans, la même équipe de recherche a créé une reconstruction virtuelle de la colonne vertébrale de Kebara 2, première étape de la mise à jour des théories de la biomécanique de Neandertal. L'article de l'équipe, publié dans le livre "Paléontologie humaine et préhistoire", réaffirmait la probabilité d'une posture droite, mais indiquait une colonne vertébrale plus droite que celle de l'homme moderne.

Cette image de la reconstruction virtuelle montre comment les côtes s'attachent à la colonne vertébrale dans une direction interne, forçant une posture encore plus droite que chez l'homme moderne. Source: Gomez-Olivencia, et al.

Pour ce modèle de thorax, les chercheurs ont utilisé à la fois des observations directes du squelette Kebara 2, actuellement hébergé à l'Université de Tel Aviv, et des tomodensitogrammes médicaux des vertèbres, des côtes et des os du bassin, ainsi que des logiciels 3D conçus pour une utilisation scientifique. "C'était un travail méticuleux", a déclaré Alon Barash, conférencier à l'Université Bar Ilan en Israël. "Nous avons dû scanner chaque vertèbre et tous les fragments de côtes individuellement, puis les réassembler en 3D."

Ils ont ensuite utilisé une technique appelée analyse morphométrique pour comparer les images d'os de Néandertal avec les scans médicaux d'os d'hommes adultes d'aujourd'hui.

"Dans le processus de reconstruction, il était nécessaire de" couper "et réaligner virtuellement certaines des pièces présentant une déformation, et de refléter certaines de celles qui n'étaient pas aussi bien conservées afin d'obtenir un thorax complet", a déclaré Gomez- Olivencia.

La reconstruction du thorax, associée aux conclusions antérieures de l’équipe, montre des côtes qui se connectent à la colonne vertébrale vers l’intérieur, forçant la cavité thoracique vers l’extérieur et permettant à la colonne vertébrale de s’incliner légèrement vers l’arrière. structure squelettique humaine moderne. "Les différences entre un thorax humain de Néandertal et un thorax humain moderne sont frappantes", a déclaré Markus Bastir, chercheur principal au Laboratoire d'anthropologie virtuelle du Muséum national d'Histoire naturelle en Espagne.

"La colonne vertébrale de Néandertal se situe plus à l'intérieur du thorax, ce qui procure plus de stabilité", a déclaré Gomez-Olivencia. "En outre, le thorax est plus large dans sa partie inférieure." Cette forme de cage thoracique suggère un diaphragme plus grand et donc une plus grande capacité pulmonaire.

"Le large thorax inférieur des Néandertaliens et l'orientation horizontale des côtes suggèrent que les Néandertaliens s'appuient davantage sur leur diaphragme pour respirer", a déclaré la principale auteure Ella Been du Ono Academic College. "Les humains modernes, quant à eux, dépendent à la fois du diaphragme et de l'extension de la cage thoracique pour respirer. Nous voyons ici comment les nouvelles technologies dans l'étude des restes de fossiles fournissent de nouvelles informations pour comprendre les espèces éteintes."

Ce que cela signifie pour la façon dont Kebara 2 a vécu est mûr pour de nouvelles recherches, a déclaré Kramer. Comment les Néandertaliens respiraient-ils et pour quelles exigences physiques auraient-ils besoin de poumons puissants? Qu'est-ce que cela nous dit sur la façon dont ils ont déménagé et sur l'environnement dans lequel ils vivaient? Est-ce que l'un de ces traits physiques les a rendus plus ou moins adaptables au changement climatique?

Reconstruire le thorax était un exercice consistant à partir de zéro, en essayant délibérément d'éviter d'être influencé par les théories passées sur l'apparence ou la vie des Néandertaliens, a déclaré Kramer.

"En réfléchissant à toutes les permutations des différents fragments, c'était comme un puzzle sans toutes les pièces. Que nous disent les pièces?" dit-elle. "Les gens vous ont dit que cela devrait être d'une certaine manière, mais vous voulez vous assurer que vous ne reconstruisez pas trop, ou que vous ne le reconstruisez pas comme vous le souhaitez. Vous essayez de maintenir une approche neutre."

Les autres auteurs de l'étude étaient Daniel Garcia-Martinez du Muséum national d'Histoire naturelle et Mikel Arlegi, de l'Université du Pays basque.

Image du haut: homme de Néandertal avec une lance à la main. La source : ginettigino / via Fotolia

L’article, initialement intitulé « La cage thoracique de Neandertal reconstruite, offrant de nouveaux indices sur l'anatomie humaine ancienne ’A été publié pour la première fois le Science Daily .

La source: Université de Washington. "La cage thoracique de Néandertal a été reconstruite, offrant de nouveaux indices sur l'anatomie humaine ancienne." ScienceDaily. ScienceDaily, 30 octobre 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181030121921.htm