סריקות מפורטות של הגולגולת האנושית הקדומה חושפות את מבנה המוח והאוזן הפנימית

כף הרגל הקטנה היא אחת ההומינינים העתיקים הידועים בדרום אפריקה. השלד הכמעט שלם הזה, השייך לסוג אוסטרלופיתקוס, נמשך יותר משלושה מיליון שנה. הוא נמצא בשנת 1994 במערות סטרקפונטיין ליד יוהנסבורג בדרום אפריקה, המהווים חלק מ"ערש המין האנושי ".

אנו יודעים לא מעט על הסוג אוסטרלופיתקוס, בזכות מאות שרידי מאובנים שנמצאו באפריקה. אנו יודעים שהוא כלל כמה מינים, חלקם אולי חיים במקביל, וכי מינים אלו צרכו מגוון גדול של אוכל.

אך לרוע המזל, מכיוון שהמאובנים לרוב מפוצלים, אנו עדיין לא יודעים בדיוק איך נראה המוח של אוסטרלופיתקוס, איך הם הלכו או מדוע הם התפתחו בדרכים מסוימות.

כעת שילוב של הגולגולת הקטנה יחסית של כף הרגל וטכניקת סריקה היי-טקית בשם מיקרוטומוגרפיה עזר לנו לחשוף כמה מהתשובות.

עמיתי ואני השתמשנו במיקרוטומוגרפיה כדי לחקור כמעט את הגולגולת של ליטל פוט. טכניקה זו מסתמכת על שימוש בסורק המאפשר לנו גישה לפרטים נאים מאוד - מיקרומטר בודד בכל פעם. חקרנו מבנים אנטומיים שונים של הגולגולת, ובאופן ספציפי יותר, טביעות המוח והאוזן הפנימית.

לאחר מכן השווינו את מה שמצאנו לדגימות אוסטרלופיתקוס אחרות, ולשרידים מאובנים השייכים לקבוצות שונות: Paranthropus ו- Homo מוקדם. אלה צעירים יותר מבחינה גיאולוגית, מה שאפשר לנו לעקוב אחר האבולוציה.

המוח והאוזן הפנימית הם גם ממשקים מעניינים בין הומינינים מאובנים לסביבתם הגופנית והחברתית. באמצעות מחקרים אלו אנו יכולים להציג ולחקור תרחישים חדשים על אופן התפתחותם של אבות אבותינו.

חקר טביעות מוח

המוח אינו יכול לאובן. המשמעות היא שכל הבנה של התפתחות המוח בהומנין מסתמכת על ניתוח טביעות המוח שנשמרות בחלק הפנימי של הגולגולות שלנו, הידועות גם בשם אנדוקסט.

האנדוקסט יכול לספק מידע על גודל המוח, צורתו וארגוןו, כמו גם מערכת כלי הדם המזינה אותו. למרות נוכחותם של כמה סדקים והעובדה שחלקים מהגולגולת מעוותים, האנדוקסט של כף הרגל הושלם יחסית ושומר על חותמות ברורות של המוח.

טביעות המוח באונות הקדמיות של ליטל פוט דומות לדגימות הצעירות יותר מבחינה גיאולוגית של אוסטרלופיתקוס : הם מראים דפוס דמוי קוף השונה באופן משמעותי מבני אדם חיים. נראה כי הקליפה החזותית באזור האחורי של האנדוקסט של ליטל פוט הינה מורחבת יותר מאשר באוסטרלופיתקוס הצעיר יותר ובאנשים חיים, שם היא מופחתת יותר.

מידע זה הוא קריטי מכיוון שהפחתת קליפת המוח החזותית במוח ההומינין קשורה להתרחבות קליפת המוח האזורית parietal, המעורבת בתפקודים קריטיים כמו זיכרון, מודעות עצמית, אוריינטציה, תשומת לב או שימוש בכלי. פירוש הדבר היה כי פונקציות אלה לא היו מפותחות באותה מידה קטנה בכף הרגל בהשוואה להומינינים מאוחרים יותר.

ההשערה שלנו היא כי שינויים סביבתיים לפני כ -2.8 מיליון שנה עשויים להביא ללחץ סלקטיבי במוחו של אוסטרלופיתקוס . סביבה בלתי צפויה עשויה הייתה לשנות את בתי הגידול ומשאבי המזון של אוסטרלופיתקוס, והם נאלצו להסתגל כדי לשרוד. זה יסביר את ההבדלים במוח בין ליטל פוט לאוסטרלופיתקוס הצעיר.

והמחקר שלנו מציע גם שמערכת כלי הדם באנדוקסט של אוסטרלופיתקוס הייתה מורכבת יותר ממה שחשבו בעבר, במיוחד בכלי הקרום המוחיים האמצעיים. המשמעות היא ש- Little Foot אולי הייתה קרובה אלינו יחסית מבחינת זרימת הדם המוחית.

יכול להיות שתכונה זו מילאה תפקיד מרכזי בהופעת מוח גדול בשושלת האנושית, מכיוון שחלק זה של מערכת כלי הדם מעורב ככל הנראה במערכת הקירור של המוח.

חקר האוזן הפנימית

במאמר שני אנו מתארים גם פרטים מרתקים על האוזן הפנימית של ליטל פוט. האוזן הפנימית מכילה את אברי האיזון - המערכת הווסטיבולרית עם תעלות חצי עיגול שלה - ושמיעה, דרך השבלול בצורת השבלול.

באופן מסורתי, ניתן לתאר את האוזן הפנימית במאובנים באמצעות צורת המבוך הגרמי המוטבע בעצם הזמנית. הניתוחים המיקרוטומוגרפיים שלנו אפשרו לנו לשחזר כמעט את האוזן הפנימית של ליטל פוט. גילינו שהוא שילב תכונות דמויות אנושיות ודמויי קוף. זה דומה יותר לדגימה נוספת של אוסטרלופיתקוס שנמצאה במערת אקובץ בסטרקפונטיין, שהיא דומה לגיל הקטן. שתי הדגימות הללו עשויות לייצג את המורפולוגיה הקדומה של האוזן הפנימית של אוסטרלופיתקוס .

יש קשר הדוק בין מערכת שיווי המשקל לבין תנועה - איך אנחנו צועדים. ב- Little Foot ובאוסטרלופיתקוס אחר, המערכת הווסטיבולרית שונה מבני האדם ו Paranthropus, אך יש קווי דמיון עם קופי האדם.

זה יכול להיות בקנה אחד עם ההשערה ארוכת השנים כי אוסטרלופיתקוס יכול היה לצעוד על שתי רגליים על האדמה, אך גם לבלות זמן מה בעצים. Paranthropus שונה גם מהומו : הם היו דו-ערוציים כמונו, אך כנראה לא יכלו לעסוק בפעילויות ספציפיות כמו ריצה.

השגנו תובנות מרתקות נוספות מהאוזן הפנימית. אלה כוללים את העובדה כי השבלול של ליטל פוט, שנמצא באוזן הפנימית, דומה לדגימות אוסטרלופיתקוס צעירות יותר מבחינה גיאולוגית, ולפרנטרופוס . אבל זה שונה באופן מהותי מזה של דגימות הומו מאובנות. איבר זה קשור לתפיסת צליל ולגורמים אקולוגיים כמו תזונה, בית גידול או תקשורת.

כך שממצאינו מראים כי כף הרגל הקטנה הייתה יכולה לקיים אינטראקציה עם סביבתה באופן שונה מאבותינו האנושיים האחרונים.

מחקר זה מציע חלון מרתק במוחו ובאוזנו הפנימית של ליטל פוט, ועוזר לנו להבין יותר כיצד התפתחו מוחם ואוזני אבותינו לפני מיליוני שנים.

אמלי ביוד, עמיתה פוסט-דוקטורט, אוניברסיטת וייטווטרסראנד