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20 Millionen Jahre altes Schädelgeflüster Evolutionsgeheimnisse

20 Millionen Jahre altes Schädelgeflüster Evolutionsgeheimnisse


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Ein optisch fesselnder 20 Millionen Jahre alter Schädel liefert neue Daten über die Evolution des Gehirns von Primaten. Stellen Sie sich vor, Sie schauen durch ein Wurmloch in die Vergangenheit und sehen Ihre uralten Ursprünge aus der Nähe. Nun, wenn Sie dies tun, könnten Sie diesen unglaublichen 20 Millionen Jahre alten Schädel betrachten.

Auf seiner epischen Reise im Jahr 1832 erkundete Charles Darwin die Mündung des Canyons, in dem Chilecebus carrascoensis 160 Jahre später entdeckt wurde, hoch in den Anden von Chile in Südamerika. Winterschnee verbot Darwin, die Kordilleren zu betreten, aber dieses seltene Fossil wurde nur wenige Kilometer östlich von Darwin gefunden.

  • Wissenschaftler aus Atapuerca revolutionieren die menschliche Evolution
  • Weitergehen von einem darwinistischen Weltbild
  • Wissenschaftler entdecken Evolutionssprung vor 500 Millionen Jahren

Die Reise der Charles Darwin. (Semhur / CC BY-SA 4.0 )

Untersuchung des antiken Schädels auf „Gehirndaten“

Von anthropoiden Primaten wie diesem Beispiel wurde immer angenommen, dass sie ähnliche Gehirngrößen wie moderne Affen hatten und dass sie im Laufe der Zeit langsam zunahmen, aber laut einem neuen Artikel, der in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, über einen der ältesten fossilen Primatenschädel aus die als Chilecebus carrascoensis bekannte Art, „dieser Vergrößerungsprozess geschah wiederholt und unabhängig mit gelegentlichen Verkleinerungen“.

Brauner Klammeraffe ist ein Nachkomme des Chilecebus carrascoensis. (Fir0002 / CC BY-SA 3.0 )

Co-Autor André Wyss von der University of California Santa Barbara sagte: „Dieses exquisite Fossil, das nur wenige Kilometer östlich von Darwins Standort gefunden wurde, hätte ihn begeistert“, aber umso mehr die neuen Ergebnisse für ‚alle‘ früheren Forschungen zu diesem Thema alte Arten hatten nur verallgemeinerte Daten der Gehirngröße des Tieres im Verhältnis zu seiner Körpergröße geliefert, eine Messung, die als "Enzephalisationsquotient" (EQ) bekannt ist, aber Hauptautor Xijun Ni, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am American Museum of Natural History, sagte in der Papier, dass Menschen „außergewöhnlich vergrößerte Gehirne haben, aber wir wissen sehr wenig darüber, wie weit zurück diese Schlüsseleigenschaft zu entwickeln begann“.

3D-Modellierung eines 20 Millionen Jahre alten Schädels

John Flynn ist Frick Curator of Fossil Mammals in der Division of Paläontology am American Museum of Natural History, und als Autor von mehr als 100 wissenschaftlichen Publikationen konzentriert sich seine Forschung auf die „Evolution von Säugetieren und mesozoischen Wirbeltieren, geologische Datierung, Plattentektonik und Biogeographie". Flynn sagte gegenüber Reportern: „Chilecebus ist eines dieser seltenen und wirklich spektakulären Fossilien, das jedes Mal neue Erkenntnisse und überraschende Schlussfolgerungen enthüllt, wenn neue analytische Methoden zur Untersuchung angewendet werden“.

Hoher EQ bedeutet größere Gehirne, die bei Primaten häufiger vorkommen als bei anderen Säugetieren, aber Menschen haben noch höhere EQs als die meisten anderen. Laut einem Bericht in Science Daily ist der phylogenetische Enzephalisationsquotient (PEQ), „korrigiert um die Auswirkungen enger evolutionärer Beziehungen, für Chilecebus mit 0,79 relativ klein“, während die meisten Affen PEQs im Bereich von „0,86 bis 3,39 haben, wobei der Mensch dazukommt“. bei 13,46".

Das alles bedeutet, dass das Forscherteam herausfand, dass die Gehirnvergrößerung „wiederholt und unabhängig in der anthropoiden Evolution mit gelegentlichen Größenabnahmen auftrat“, und zum ersten Mal verwendeten die Forscher hochauflösende Röntgen-Computertomographie (CT) und sie erstellte digitale 3D-Rekonstruktionen zur Analyse der „versteinerten Schädelhöhle von Chilecebus“.

Neue Ansichten zur Geschichte der Anthropoiden

Diese neuen Ergebnisse zeigen eine komplizierte Gehirnstruktur mit von den Wissenschaftlern "unerwarteten Proportionen" genannten, was darauf hindeutet, dass die innere Struktur von Primatengehirnen wahrscheinlich proportional größer wurde, als sich die Gehirngröße entwickelte. Die Wissenschaftler maßen auch die Augenhöhlen des Schädels und den Eingang zu den Sehkanälen, in denen sich die Sehnerven befanden, sowie den Riechkolben, der die Riechfunktionen steuert und während der Riechkolben proportional klein war, "was auf einen schlechten Geruchssinn hindeutet". Die Forscher fanden heraus, dass der verminderte Geruch „nicht durch ein verbessertes visuelles System ausgeglichen wurde, wie es heute bei Primaten zu sehen ist“.

Wissenschaftler untersuchen die Augenhöhlen des Schädels und den Eingang zu den Sehkanälen. (Wissenschaftsnachrichten / Youtube)

Zusammenfassend belegen die neuen Ergebnisse, so die Autoren, dass visuelle und olfaktorische Systeme „während der anthropoiden Gehirnevolution, die weitaus wechselhafter war“ als bisher angenommen entkoppelt waren und dass sich das Gehirn im Laufe der Menschheitsgeschichte immer wieder und unabhängig voneinander vergrößerte.


20 Millionen Jahre alter Affenschädel in Uganda ausgegraben

Ein Team ugandischer und französischer Paläontologen hat bekannt gegeben, im Nordosten Ugandas einen 20 Millionen Jahre alten Affenschädel gefunden zu haben, der die Evolutionsgeschichte der Region beleuchten könnte.

Der versteinerte Schädel gehörte einem männlichen Ugandapitchecus Major, einem entfernten Cousin der heutigen Menschenaffen.

Das Team entdeckte die Überreste am 18. Juli, als es in den Überresten eines erloschenen Vulkans in Ugandas abgelegener nordöstlicher Region Karamoja nach Fossilien suchte.

Vorläufige Untersuchungen des Fossils zeigten, dass der baumkletternde Pflanzenfresser, der etwa 10 Jahre alt war, als er starb, einen Kopf von der Größe eines Schimpansen, aber ein Gehirn von der Größe eines Pavians hatte, so Martin Pickford, ein Paläontologe vom College de France in Paris .

„Dies ist das erste Mal, dass der komplette Schädel eines Affen dieses Alters gefunden wurde. es ist ein sehr wichtiges Fossil und wird Uganda in Bezug auf die wissenschaftliche Welt sicherlich auf die Landkarte bringen“, sagte Pickford vor Journalisten in Kampala.

Brigitte Senut, Professorin am Musee National Histoire Naturelle, sagte, die Überreste würden nach Paris gebracht, um sie geröntgt und dokumentiert zu werden, bevor sie nach Uganda zurückgebracht würden.

„Es wird in Frankreich gereinigt, es wird in Frankreich vorbereitet. und dann wird es in etwa einem Jahr an das Land zurückgegeben“, sagte Frau Senut.

Paläontologen aus Frankreich besuchen Uganda seit 25 Jahren auf Expeditionen, die von der französischen Regierung finanziert werden, so Frau Senut.

Die am wenigsten entwickelte Region in Uganda, die trockenen Ebenen von Karamoja, wurden in den letzten Jahren nach Jahrzehnten der Unsicherheit im Zusammenhang mit bewaffneten Viehüberfällen zwischen Nomadengemeinschaften weitgehend befriedet.


20 Millionen Jahre alter Schädel flüstert Evolutionsgeheimnisse - Geschichte

Ein außergewöhnlicher fossiler Schädel von Chilecebus carrascoenis, einem 20 Millionen Jahre alten Primaten aus den chilenischen Anden. /AFP-Foto

Die Überreste eines prähistorischen Primaten, der vor 20 Millionen Jahren hoch in den Anden lebte und so klein war, dass er in Ihre Hand passte, helfen Wissenschaftlern, mehr über die Entwicklung des menschlichen Gehirns zu erfahren.

In einer am Mittwoch in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie untersuchten Forscher in China und den USA mit hochauflösender Bildgebung den einzigen bekannten versteinerten Schädel des ausgestorbenen Chilecebus, eines Neuweltaffen, der durch uralte Bergwälder huschte und sich von Blättern und Früchten ernährte.

Ein wichtiges Ergebnis: Die Gehirngröße von Primaten, von der lange angenommen wurde, dass sie im Laufe der Zeit kontinuierlich zugenommen hat, scheint nun einen Umweg zu durchlaufen.

Primaten werden grob in zwei Gruppen eingeteilt: Alte Welt, von der unsere eigenen Arten abstammen, und Arten der Neuen Welt in Amerika und Ozeanien.

"Wir sehen in jeder dieser Hauptgruppen mehrere Episoden der Expansion des Gehirns und in bestimmten Gruppen sehen wir mehrere Episoden der tatsächlichen Verringerung der relativen Gehirngröße", sagte Co-Autor John Flynn vom American Museum of Natural History gegenüber AFP.

Die von Ni Xijun an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitete Forschung verwendete Röntgenstrahlen und CT-Scans des Inneren des Schädels des Chilebus, um seine innere Struktur zu bestimmen.

Der versteinerte Schädel wurde genau datiert, weil er zwischen vulkanischem Gestein entdeckt wurde, und indem das Team die Art in seinen größeren Stammbaum einordnete, konnte das Team schlussfolgern, dass die Gehirnvergrößerung wiederholt und unabhängig in der anthropoiden Evolution auftrat.

Obwohl der Chilecebus ungefähr die Größe eines modernen Weißbüschelaffen oder Tamarins hatte, hatte sein Gehirn im Gegensatz zu diesen Affen mehrere Rillen, die als Einfaltung bekannt sind, was auf ein höheres Maß an kognitiver Komplexität hindeutet: Mit anderen Worten, die Gehirngröße ist nicht immer mit Fortschritt verbunden.

Darüber hinaus sind bei modernen Primaten die Größe der Seh- und Geruchszentren des Gehirns umgekehrt proportional, was bedeutet, dass Arten mit einem starken Sehsinn normalerweise einen schwächeren Geruchssinn haben und umgekehrt.

Die Forscher fanden jedoch heraus, dass ein kleiner Riechkolben in Chilecebus nicht zu einer stärkeren Riechfähigkeit führte, was bedeutet, dass die beiden Fähigkeiten nicht wie bisher angenommen gekoppelt sind.

Flynn sagte, die Forschung zeuge von den Geheimnissen, die aus gut erhaltenen alten Fossilien entschlüsselt werden könnten.

"Wir können in die Berge gehen und diese bemerkenswerte Entdeckung in 10.000 Fuß Höhe in den Anden machen und Einblicke in die Entwicklung unserer Geschichte gewinnen, in der Lage sein, frühere Hypothesen zu testen ... (und) in der Lage sein, die Evolution des Gehirns zu verstehen" Komplexität bei Primaten.

"Das ist eine wirklich erstaunliche Möglichkeit durch die Entdeckung eines wirklich gut erhaltenen Fossils."


Schädelentwicklung

Eine seit langem bestehende Hypothese ist, dass Schlangen aus einem blinden, grabenden Eidechsen-Vorfahren hervorgegangen sind. Eine Gruppe kleiner, wurmartiger, grabender Schlangen mit kleinem Maul, bekannt als Scolecophidians, galt lange Zeit als die primitivsten lebenden Schlangen.

Das neue Najasha Fossilienmaterial zeigt, dass die Schädel dieser Abstammungslinie der alten Schlangen nicht mit denen der scolecophidianen Schlangen zu vergleichen waren. Stattdessen, Najasha und seine Art hatte große Münder mit scharfen Zähnen und einige der beweglichen Schädelgelenke, die für die meisten modernen Schlangen typisch sind. Sie behielten jedoch immer noch einige knöcherne Schädelmerkmale von typischeren Eidechsen.

In evolutionärer Hinsicht, Najasha sagt uns, dass Schlangen sich in Richtung der Schädelbeweglichkeit entwickelt haben, die notwendig ist, um ziemlich große Beutegegenstände aufzunehmen, ein charakteristisches Merkmal vieler moderner Schlangen.


Schädelscans enthüllen evolutionäre Geheimnisse fossiler Gehirne

Wissenschaftler sind seit langem in der Lage, die fossilen Schädel unserer alten Vorfahren zu vermessen und zu analysieren, um das Gehirnvolumen und das Wachstum abzuschätzen. Die Frage, wie diese uralten Gehirne im Vergleich zu modernen menschlichen Gehirnen und den Gehirnen unseres nächsten Primaten-Cousinen, des Schimpansen, im Vergleich stehen, ist weiterhin ein wichtiges Ziel der Untersuchung.

Eine neue Studie, die in Science Advances veröffentlicht wurde, verwendete CT-Scan-Technologie, um 3 Millionen Jahre alte Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Spezies Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und „Selam“ aus der äthiopischen Afar-Region) zu sehen, um neues Licht zu werfen über die Evolution der Organisation und des Wachstums des Gehirns.

Die Forschung zeigt, dass Lucys Spezies zwar eine affenähnliche Gehirnstruktur hatte, das Gehirn jedoch länger brauchte, um die Größe eines Erwachsenen zu erreichen, was darauf hindeutet, dass Säuglinge möglicherweise länger von Bezugspersonen abhängig waren, eine menschenähnliche Eigenschaft.

Die CT-Untersuchung ermöglichte es den Forschern, zwei seit langem bestehende Fragen zu beantworten, die allein durch visuelle Beobachtung und Messung nicht beantwortet werden konnten: Gibt es Hinweise auf eine menschenähnliche Gehirnreorganisation bei Australopithecus afarensis und war das Muster des Gehirnwachstums bei dieser Spezies? eher dem von Schimpansen oder dem des Menschen ähnlich?

Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und das „Dikika-Kind“ aus Äthiopien, hier abgebildet) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Der außergewöhnlich gut erhaltene endokranielle Abdruck des Dikika-Kindes zeigt eine affenähnliche Gehirnorganisation und keine auf den Menschen abgeleiteten Merkmale. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

Um das Wachstum und die Organisation des Gehirns bei A. afarensis zu studieren, Die Forscher, darunter der Paläoanthropologe William Kimbel von der Arizona State University, scannten mit hochauflösender konventioneller und Synchrotron-Computertomographie acht fossile Schädel aus den äthiopischen Stätten Dikika und Hadar. Kimbel, Leiter der Feldforschung bei Hadar, ist Direktor des Institute of Human Origins und Virginia M. Ullman Professor für Naturgeschichte und Umwelt an der School of Human Evolution and Social Change.

Lucys Spezies bewohnte Ostafrika vor mehr als drei Millionen Jahren – „Lucy“ selbst wird auf 3,2 Millionen Jahre geschätzt – und nimmt eine Schlüsselposition im Stammbaum der Homininen ein, da allgemein anerkannt wird, dass sie Vorfahren aller späteren Homininen ist, einschließlich die Abstammungslinie, die zum modernen Menschen führt.

„Lucy und ihre Verwandten liefern wichtige Beweise für das Verhalten der frühen Homininen – sie gingen aufrecht, hatten ein um 20 % größeres Gehirn als Schimpansen und haben möglicherweise scharfe Steinwerkzeuge verwendet“, sagte Co-Autor Zeresenay Alemseged von der University of Chicago, der leitet das Dikika-Feldprojekt in Äthiopien und ist eine internationale Forschungsgesellschaft des Institute of Human Origins.

Gehirne versteinern nicht, aber wenn das Gehirn vor und nach der Geburt wächst und sich ausdehnt, hinterlassen die Gewebe, die seine äußere Schicht umgeben, einen Abdruck im Inneren der knöchernen Gehirnhülle. Die Gehirne des modernen Menschen sind nicht nur viel größer als die unserer nächsten lebenden Affenverwandten, sondern auch anders organisiert und brauchen länger, um zu wachsen und zu reifen.

Im Vergleich zu Schimpansen lernen moderne menschliche Säuglinge länger und sind für längere Zeit vollständig auf elterliche Fürsorge angewiesen. Zusammen sind diese Eigenschaften wichtig für die menschliche Kognition und das Sozialverhalten, ihr evolutionärer Ursprung bleibt jedoch unklar.

Die CT-Scans führten zu hochauflösenden digitalen „Endocasts“ des Schädelinneren, in denen die anatomische Struktur des Gehirns visualisiert und analysiert werden konnte. Anhand dieser Endocasts konnten die Forscher das Hirnvolumen messen und aus Eindrücken der Hirnstruktur auf Schlüsselaspekte der zerebralen Organisation schließen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Menschenaffen und Menschen besteht in der Organisation des Parietallappens des Gehirns – wichtig für die Integration und Verarbeitung sensorischer Informationen – und des Okzipitallappens im Sehzentrum im hinteren Teil des Gehirns.

Das außergewöhnlich gut erhaltene Endocast von „Selam“, einem Schädel und zugehörigem Skelett eines Australopithecus afarensis-Säuglings, der im Jahr 2000 in Dikika gefunden wurde, hat einen eindeutigen Eindruck des Sulcus lunate – eine Fissur im Hinterhauptslappen, die die Grenze des Sehbereichs markiert, die mehr bei Affen prominent und weiter vorne angeordnet als beim Menschen – in einer affenähnlichen Position.

Der Scan des endokranialen Abdrucks eines adulten A. afarensis-Fossils aus Hadar (frühhominid AL 162–28) zeigt einen bisher unentdeckten Abdruck des Mondsulcus, der sich ebenfalls in einer affenähnlichen Position befindet.

Gehirne versteinern nicht, aber wenn das Gehirn wächst, hinterlassen die Gewebe, die seine äußere Schicht umgeben, einen Abdruck in der knöchernen Gehirnhülle. Der endokranielle Abdruck des Dikika-Kindes zeigt eine affenähnliche Gehirnorganisation und keine Merkmale, die auf den Menschen abzielen. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

Einige Wissenschaftler hatten vermutet, dass die menschenähnliche Neuorganisation des Gehirns bei Australopithen mit komplexeren Verhaltensweisen verbunden war als die ihrer Verwandten der Menschenaffen (z. B. Herstellung von Steinwerkzeugen, Mentalisierung und Stimmkommunikation). Leider reproduziert sich der Sulcus lunate in der Regel nicht gut auf Endocasts, so dass es ungelöste Kontroversen über seine Position in Australopithecus gab.

„Ein Highlight unserer Arbeit ist, wie hochmoderne Technologien langjährige Debatten über diese drei Millionen Jahre alten Fossilien klären können“, sagte Mitautor Kimbel. „Unsere Fähigkeit, mithilfe von CT-Scans in die verborgenen Details der Knochen- und Zahnstruktur ‚einzublicken‘, hat die Wissenschaft unserer Ursprünge wirklich revolutioniert.“

Ein Vergleich der endokranialen Volumina von Säuglingen und Erwachsenen weist auch auf ein menschenähnlicheres protrahiertes Gehirnwachstum bei Australopithecus afarensis hin, das wahrscheinlich entscheidend für die Entwicklung einer langen Phase des kindlichen Lernens bei Homininen ist.

Bei Säuglingen ermöglichen CT-Scans des Gebisses, das Sterbealter einer Person durch Zählen von Zahnwachstumslinien zu bestimmen. Ähnlich wie die Jahresringe eines Baumes zeigen virtuelle Abschnitte eines Zahnes inkrementelle Wachstumslinien, die den inneren Rhythmus des Körpers widerspiegeln. Bei der Untersuchung der versteinerten Zähne des Dikika-Säuglings berechneten die Zahnexperten des Teams ein Sterbealter von 2,4 Jahren.

Das Zahnentwicklungstempo des Dikika-Säuglings war weitgehend mit dem von Schimpansen vergleichbar und daher schneller als bei modernen Menschen. Angesichts der Tatsache, dass die Gehirne von Australopithecus afarensis-Erwachsenen etwa 20 % größer waren als die von Schimpansen, deutet das kleine endokraniale Volumen des Dikika-Kindes auf eine längere Zeit der Gehirnentwicklung im Vergleich zu Schimpansen hin.

"Die Kombination aus affenähnlicher Gehirnstruktur und menschenähnlichem protrahiertem Gehirnwachstum bei Lucys Spezies war unerwartet", sagte Kimbel. „Dieser Befund stützt die Idee, dass die Evolution des menschlichen Gehirns eine stückchenweise Angelegenheit war, mit einem ausgedehnten Gehirnwachstum, das vor dem Ursprung unserer eigenen Gattung Homo auftrat.“

Bei Primaten werden unterschiedliche Wachstums- und Reifungsraten mit unterschiedlichen Säuglingspflegestrategien in Verbindung gebracht, was darauf hindeutet, dass die längere Zeit des Gehirnwachstums bei Australopithecus afarensis mit einer langen Abhängigkeit von Bezugspersonen verbunden sein könnte. Alternativ könnte ein langsames Gehirnwachstum auch in erster Linie eine Möglichkeit darstellen, den Energiebedarf abhängiger Nachkommen in Umgebungen, in denen Nahrung nicht immer reichlich vorhanden ist, über viele Jahre zu verteilen.

In beiden Fällen bildete das protrahierte Gehirnwachstum bei Australopithecus afarensis die Grundlage für die nachfolgende Evolution des Gehirns und des Sozialverhaltens bei Homininen und war wahrscheinlich entscheidend für die Entwicklung einer langen Phase des kindlichen Lernens.

Forschungsartikel: Endocasts von Australopithecus afarensis deuten auf eine affenähnliche Gehirnorganisation und ein verlängertes Gehirnwachstum hin. Wissenschaftliche Fortschritte. Philipp Günz. Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adelube Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged.

Top-Video: Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und das hier abgebildete „Dikika-Kind“ aus Äthiopien) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Mehrere Jahre der sorgfältigen Rekonstruktion von Fossilien und Zählen der Zahnwachstumslinien ergaben einen außergewöhnlich erhaltenen Gehirnabdruck des Dikika-Kindes und ein genaues Alter beim Tod. Diese Daten legen nahe, dass Australopithecus afarensis ein affenähnliches Gehirn und ein verlängertes Gehirnwachstum hatte. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig


Schädelscans enthüllen evolutionäre Geheimnisse fossiler Gehirne

Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für "Lucy" und das hier abgebildete "Dikika-Kind" aus Äthiopien) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Der außergewöhnlich gut erhaltene endokranielle Abdruck des Dikika-Kindes zeigt eine affenähnliche Gehirnorganisation und keine auf den Menschen abgeleiteten Merkmale. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

Wissenschaftler sind seit langem in der Lage, die fossilen Schädel unserer alten Vorfahren zu vermessen und zu analysieren, um das Gehirnvolumen und das Wachstum abzuschätzen. Die Frage, wie diese alten Gehirne im Vergleich zu modernen menschlichen Gehirnen und den Gehirnen unseres nächsten Primaten-Cousinen, des Schimpansen, im Vergleich stehen, ist weiterhin ein wichtiges Ziel der Untersuchung.

Eine neue Studie veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte verwendete CT-Scan-Technologie, um drei Millionen Jahre alte Gehirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art zu sehen Australopithecus afarensis (berühmt für "Lucy" und "Selam" aus der äthiopischen Afar-Region), um ein neues Licht auf die Evolution der Gehirnorganisation und des Gehirnwachstums zu werfen. Die Forschung zeigt, dass Lucys Spezies zwar eine affenähnliche Gehirnstruktur hatte, das Gehirn jedoch länger brauchte, um die Größe eines Erwachsenen zu erreichen, was darauf hindeutet, dass Säuglinge möglicherweise länger von Bezugspersonen abhängig waren, einer menschenähnlichen Eigenschaft.

Die CT-Untersuchung ermöglichte es den Forschern, zwei seit langem bestehende Fragen zu beantworten, die allein durch visuelle Beobachtung und Messung nicht beantwortet werden konnten: Gibt es Hinweise auf eine menschenähnliche Gehirnreorganisation in? Australopithecus afarensis, und war das Gehirnwachstumsmuster dieser Art eher dem von Schimpansen oder dem des Menschen ähnlich?

Um das Gehirnwachstum und die Organisation in zu studieren A. afarensis, scannten die Forscher, darunter der Paläoanthropologe der ASU, William Kimbel, acht fossile Schädel aus den äthiopischen Stätten Dikika und Hadar mit hochauflösender konventioneller und Synchrotron-Computertomographie. Kimbel, Leiter der Feldforschung bei Hadar, ist Direktor des Institute of Human Origins und Virginia M. Ullman Professor für Naturgeschichte und Umwelt an der School of Human Evolution and Social Change.

3 Millionen Jahre alte Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und das hier gezeigte „Dikika-Kind“ aus Äthiopien) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Bildnachweis: Paul Tafforeau, ESRF Grenoble

Lucys Spezies bewohnte Ostafrika vor mehr als drei Millionen Jahren – „Lucy“ selbst wird auf 3,2 Millionen Jahre geschätzt – und nimmt eine Schlüsselposition im Stammbaum der Homininen ein, da sie allgemein als Vorfahren aller späteren Homininen angesehen wird, einschließlich die Abstammungslinie, die zum modernen Menschen führt.

„Lucy und ihre Verwandten liefern wichtige Beweise für das Verhalten der frühen Homininen – sie gingen aufrecht, hatten ein um 20 Prozent größeres Gehirn als Schimpansen und benutzten möglicherweise scharfe Steinwerkzeuge“, erklärt Co-Autor Zeresenay Alemseged (University of Chicago), der leitet das Dikika-Feldprojekt in Äthiopien und ist eine internationale Forschungsgesellschaft des Institute of Human Origins.

Gehirne versteinern nicht, aber wenn das Gehirn vor und nach der Geburt wächst und sich ausdehnt, hinterlassen die Gewebe, die seine äußere Schicht umgeben, einen Abdruck im Inneren der knöchernen Gehirnhülle. Die Gehirne des modernen Menschen sind nicht nur viel größer als die unserer nächsten lebenden Affenverwandten, sondern auch anders organisiert und brauchen länger, um zu wachsen und zu reifen. Im Vergleich zu Schimpansen lernen moderne menschliche Säuglinge länger und sind für längere Zeit vollständig auf elterliche Fürsorge angewiesen. Zusammen sind diese Eigenschaften wichtig für die menschliche Kognition und das Sozialverhalten, ihr evolutionärer Ursprung bleibt jedoch unklar.

Gehirne versteinern nicht, aber wenn das Gehirn wächst, hinterlassen die Gewebe, die seine äußere Schicht umgeben, einen Abdruck in der knöchernen Gehirnhülle. Der endokraniale Abdruck des Dikika-Kindes zeigt eine affenähnliche Gehirnorganisation und keine auf den Menschen abgeleiteten Merkmale. Bildnachweis: Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0

Die CT-Scans führten zu hochauflösenden digitalen „Endocasts“ des Schädelinneren, in denen die anatomische Struktur des Gehirns visualisiert und analysiert werden konnte. Anhand dieser Endocasts konnten die Forscher das Hirnvolumen messen und aus Eindrücken der Hirnstruktur auf Schlüsselaspekte der zerebralen Organisation schließen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Menschenaffen und Menschen besteht in der Organisation des Parietallappens des Gehirns – wichtig für die Integration und Verarbeitung sensorischer Informationen – und des Hinterhauptlappens im Sehzentrum im hinteren Teil des Gehirns. Das außergewöhnlich gut erhaltene Endocast von "Selam", ein Schädel und das dazugehörige Skelett eines Australopithecus afarensis Ein Säugling, der im Jahr 2000 in Dikika gefunden wurde, hat einen eindeutigen Eindruck vom Sulcus lunate – einer Fissur im Hinterhauptslappen, die die Grenze des Sehbereichs markiert und bei Affen stärker und weiter vorne liegt als beim Menschen – in einer affenähnlichen Position. Der Scan des endokranialen Abdrucks eines Erwachsenen A. afarensis Fossil von Hadar (A.L. 162-28) zeigt einen bisher unentdeckten Abdruck des Mondsulcus, der sich ebenfalls in einer affenähnlichen Position befindet.

Einige Wissenschaftler hatten vermutet, dass die menschenähnliche Neuorganisation des Gehirns bei Australopithen mit Verhaltensweisen verbunden war, die komplexer waren als die ihrer Verwandten der Menschenaffen (z. B. Herstellung von Steinwerkzeugen, Mentalisierung und Stimmkommunikation). Leider reproduziert sich der Sulcus Lunatum in der Regel nicht gut auf Endocasts, daher gab es ungelöste Kontroversen über seine Position in Australopithecus.

Hirnabdrücke (weiß dargestellt) in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Mehrere Jahre sorgfältiger Rekonstruktion von Fossilien und Zählen von Zahnwachstumslinien ergaben einen außergewöhnlich erhaltenen Gehirnabdruck des Dikika-Kindes und ein genaues Alter beim Tod. Bildnachweis: Philipp Gunz, CC BY-NC-ND 4.0

„Ein Highlight unserer Arbeit ist, wie modernste Technologie langjährige Debatten über diese drei Millionen Jahre alten Fossilien aufklären kann“, bemerkt Koautorin Kimbel. "Unsere Fähigkeit, mit CT-Scans in die verborgenen Details der Knochen- und Zahnstruktur 'einzublicken', hat die Wissenschaft unserer Ursprünge wirklich revolutioniert."

Ein Vergleich der endokranialen Volumina bei Säuglingen und Erwachsenen weist auch auf ein menschenähnlicheres protrahiertes Hirnwachstum hin Australopithecus afarensis, wahrscheinlich entscheidend für die Entwicklung einer langen Phase des kindlichen Lernens bei Homininen.

Bei Säuglingen ermöglichen CT-Scans des Gebisses, das Sterbealter einer Person durch Zählen von Zahnwachstumslinien zu bestimmen. Ähnlich wie die Jahresringe eines Baumes zeigen virtuelle Abschnitte eines Zahnes inkrementelle Wachstumslinien, die den inneren Rhythmus des Körpers widerspiegeln. Bei der Untersuchung der versteinerten Zähne des Dikika-Säuglings berechneten die Zahnexperten des Teams ein Sterbealter von 2,4 Jahren.

Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und das hier gezeigte „Dikika-Kind“ aus Äthiopien) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Mehrere Jahre sorgfältiger Rekonstruktion von Fossilien und das Zählen von Zahnwachstumslinien ergaben einen außergewöhnlich erhaltenen Gehirnabdruck des Dikika-Kindes und ein genaues Alter beim Tod. Diese Daten legen nahe, dass Australopithecus afarensis ein affenähnliches Gehirn und ein verlängertes Gehirnwachstum hatte. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig

Das Zahnentwicklungstempo des Dikika-Säuglings war im Großen und Ganzen mit dem von Schimpansen vergleichbar und daher schneller als beim modernen Menschen. Aber da die Gehirne von Australopithecus afarensis Erwachsene waren etwa 20 Prozent größer als die von Schimpansen, das kleine endokraniale Volumen des Dikika-Kindes deutet auf eine längere Zeit der Gehirnentwicklung im Vergleich zu Schimpansen hin.

"Die Kombination aus affenähnlicher Gehirnstruktur und menschenähnlichem protrahiertem Gehirnwachstum bei Lucys Spezies war unerwartet", sagt Kimbel. „Dieser Befund stützt die Idee, dass die Evolution des menschlichen Gehirns eine stückchenweise Angelegenheit war, mit einem ausgedehnten Gehirnwachstum, das vor dem Ursprung unserer eigenen Gattung auftrat. Homo."

Hirnabdrücke in fossilen Schädeln der Art Australopithecus afarensis (berühmt für „Lucy“ und das hier abgebildete „Dikika-Kind“ aus Äthiopien) werfen ein neues Licht auf die Evolution von Gehirnwachstum und -organisation. Mehrere Jahre sorgfältiger Rekonstruktion von Fossilien und Zählen von Zahnwachstumslinien ergaben einen außergewöhnlich erhaltenen Gehirnabdruck des Dikika-Kindes und ein genaues Alter beim Tod. Diese Daten legen nahe, dass Australopithecus afarensis ein affenähnliches Gehirn und ein verlängertes Gehirnwachstum hatte. Bildnachweis: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig

Bei Primaten sind unterschiedliche Wachstums- und Reifungsraten mit unterschiedlichen Säuglingspflegestrategien verbunden, was darauf hindeutet, dass die verlängerte Wachstumsphase des Gehirns Australopithecus afarensis möglicherweise mit einer langen Abhängigkeit von Pflegekräften verbunden. Alternativ könnte ein langsames Gehirnwachstum auch in erster Linie eine Möglichkeit darstellen, den Energiebedarf abhängiger Nachkommen in Umgebungen, in denen Nahrung nicht immer reichlich vorhanden ist, über viele Jahre zu verteilen. In beiden Fällen ist ein protrahiertes Gehirnwachstum in Australopithecus afarensis lieferte die Grundlage für die spätere Evolution des Gehirns und des Sozialverhaltens bei Homininen und war wahrscheinlich entscheidend für die Evolution einer langen Zeitspanne des kindlichen Lernens.


7 Millionen Jahre alter Schädel erschreckt Anthropologen / Er ist bei weitem der früheste menschliche Vorfahre

Ein internationales Team von Fossilienjägern, die den Sand einer windgepeitschten zentralafrikanischen Wüste durchkämmten, hat die Schädel- und Kieferfragmente einer Kreatur ausgegraben, die vor fast 7 Millionen Jahren lebte – bei weitem die frühesten aller bekannten menschlichen Vorfahren.

Ihr spektakulärer Fund wird Anthropologen zwingen, ihre Vorstellungen von einer mysteriösen Zeit zu überdenken, als sich unsere menschlichen Vorfahren und die Affen erstmals getrennt von einem gemeinsamen Vorfahren entwickelten und die ersten Hominiden begannen, aufrecht zu gehen.

"Dies ist zweifellos eine der wichtigsten Fossilienfunde der letzten 100 Jahre", sagte der Anthropologe Daniel Lieberman von der Harvard University. "Es ist der bei weitem älteste Schädel eines menschlichen Vorfahren. Das wird die wissenschaftliche Wirkung einer kleinen Atombombe haben."

Der Fund belegt auch zum ersten Mal, dass frühe Hominidenarten weit außerhalb des Rift Valley Ostafrikas und der Höhlen Südafrikas gediehen und sich entwickelt haben, von denen Anthropologen lange glaubten, dass sie die einzigen Regionen waren, in denen sich die frühesten Menschen entwickelten.

Das Team von 40 Wissenschaftlern unter der Leitung des französischen Paläontologen Michel Brunet und David Pilbeam von der Harvard University hat einen versteinerten Teilschädel, zwei Unterkieferknochen und drei isolierte Zähne von dem gefunden, was Brunet für die Überreste von fünf verschiedenen Individuen derselben Hominidenart hält die Djurab-Wüste der Sahelzone im Norden des Tschad.

Die Gruppe hat auch mehr als 700 Tierreste an derselben Stelle ausgegraben, darunter primitive Elefanten, Krokodile, Giraffen, Antilopen, Wildschweine und Affen. Die Tierfunde seien bedeutsam, sagte Brunet, weil sie zeigen, wie anders die Landschaft vor so vielen Millionen Jahren war.

Heute liegt der Fundort in einer heulenden Wüste, die von heftigen Sandstürmen gefegt wird und an die Überreste eines kleinen, flachen Sees grenzt. Aber vor vielen Millionen Jahren umfasste das Gebiet einen riesigen See mit reichen Wäldern und offenem Grasland, das eine spektakuläre Vielfalt an Säugetieren, Amphibien, Schlangen und Fischen beherbergte – sowie die frühen Vormenschen.

Brunet und seine Kollegen haben die neue Art Sahelanthropus tchadensis genannt und ihr den Spitznamen Toumai gegeben, was in der lokalen goranischen Sprache "Hoffnung auf Leben" bedeutet.

EINE FRÜHERE, STREITIGE ENTDECKUNG

Sie datieren es auf zwischen 6 und 7 Millionen Jahre – möglicherweise eine Million Jahre älter als ein umstrittener französischer Fund in Kenia vor zwei Jahren, der als Millenium Man bezeichnet wurde und dessen Entdecker behaupten, dass er fast 6 Millionen Jahre alt ist, obwohl andere Wissenschaftler behaupten, dass es ist neuere.

Brunets und Pilbeams fossile Kreatur hatte nur die Größe eines Schimpansen, aber sein langes, flaches Gesicht, die Kürze seiner Eckzähne und die Dicke des Zahnschmelzes auf seinen Backenzähnen unterscheiden es deutlich von Schimpansen, sagte Brunet in einer für Reporter erstellten Beschreibung.

„Diese Entdeckungen erschüttern unsere Vorstellungen von den frühesten Schritten in der Geschichte der Hominiden“, sagte er.

Seltsamerweise ähneln einige Teile des fossilen Schädels und der Zähne denen von Ardipithecus ramidus, einem 4,4 Millionen Jahre alten Hominiden, der 1995 in Äthiopiens Awash-Region von Tim D. White von der UC Berkeley und seinen äthiopischen Kollegen entdeckt wurde, sagte Brunet.

Other features resemble even those of the far younger "Lucy," the 3.4 million-year old Australopithecus afarensis fossil discovered in 1974 by Donald Johanson of the Institute of Human Origins at Arizona State University.

The formal report by Brunet and his team is being published today in the British journal Nature, along with a detailed description of the region's long- altered early geology and its diverse early animal life.


Skull scans reveal evolutionary secrets of fossil brains

Scientists have long been able to measure and analyze the fossil skulls of our ancient ancestors to estimate brain volume and growth. The question of how these ancient brains compare to modern human brains and the brains of our closest primate cousin, the chimpanzee, continues to be a major target of investigation.

A new study published in Science Advances used CT-scanning technology to view 3-million-year-old brain imprints inside fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and “Selam” from Ethiopia’s Afar region) to shed new light on the evolution of brain organization and growth.

The research reveals that while Lucy’s species had an ape-like brain structure, the brain took longer to reach adult size, suggesting that infants may have had a longer dependence on caregivers, a human-like trait.

The CT-scanning enabled the researchers to get at two long-standing questions that could not be answered by visual observation and measurement alone: Is there evidence for human-like brain reorganization in Australopithecus afarensis, and was the pattern of brain growth in this species more similar to that of chimpanzees or that of humans?

Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and the “Dikika child” from Ethiopia, pictured here) shed new light on the evolution of brain growth and organization. The exceptionally preserved endocranial imprint of the Dikika child reveals an ape-like brain organization, and no features derived toward humans. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

To study brain growth and organization in A. afarensis, the researchers, including Arizona State University paleoanthropologist William Kimbel, scanned eight fossil crania from the Ethiopian sites of Dikika and Hadar using high-resolution conventional and synchrotron-computed tomography. Kimbel, leader of the field work at Hadar, is director of the Institute of Human Origins and Virginia M. Ullman Professor of Natural History and the Environment in the School of Human Evolution and Social Change.

Lucy’s species inhabited eastern Africa more than three million years ago — “Lucy” herself is estimated to be 3.2 million years old — and occupies a key position in the hominin family tree, as it is widely accepted to be ancestral to all later hominins, including the lineage leading to modern humans.

“Lucy and her kin provide important evidence about early hominin behavior — they walked upright, had brains that were around 20% larger than those of chimpanzees, and may have used sharp stone tools,” said coauthor Zeresenay Alemseged from the University of Chicago, who directs the Dikika field project in Ethiopia and is an international research affiliate with the Institute of Human Origins.

Brains do not fossilize, but as the brain grows and expands before and after birth, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint on the inside of the bony braincase. The brains of modern humans are not only much larger than those of our closest living ape relatives, but are also organized differently and take longer to grow and mature.

Compared with chimpanzees, modern human infants learn longer and are entirely dependent on parental care for longer periods of time. Together, these characteristics are important for human cognition and social behavior, but their evolutionary origins remain unclear.

The CT scans resulted in high-resolution digital “endocasts” of the interior of the skulls, where the anatomical structure of the brains could be visualized and analyzed. Based on these endocasts, the researchers could measure brain volume and infer key aspects of cerebral organization from impressions of the brain’s structure.

A key difference between apes and humans involves the organization of the brain’s parietal lobe — important in the integration and processing of sensory information — and occipital lobe in the visual center at the rear of the brain.

The exceptionally preserved endocast of “Selam,” a skull and associated skeleton of an Australopithecus afarensis infant found at Dikika in 2000, has an unambiguous impression of the lunate sulcus — a fissure in the occipital lobe marking the boundary of the visual area that is more prominent and located more forward in apes than in humans — in an ape-like position.

The scan of the endocranial imprint of an adult A. afarensis fossil from Hadar ( early hominid AL 162–28) reveals a previously undetected impression of the lunate sulcus, which is also in an ape-like position.

Brains do not fossilize, but as the brain grows, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint in the bony braincase. The Dikika child’s endocranial imprint reveals an ape-like brain organization, and no features derived toward humans. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig.

Some scientists had conjectured that human-like brain reorganization in australopiths was linked to behaviors that were more complex than those of their great ape relatives (e.g., stone-tool manufacture, mentalizing and vocal communication). Unfortunately, the lunate sulcus typically does not reproduce well on endocasts, so there was unresolved controversy about its position in Australopithecus.

“A highlight of our work is how cutting-edge technology can clear up long-standing debates about these three million-year-old fossils,” co-author Kimbel said. “Our ability to ‘peer’ into the hidden details of bone and tooth structure with CT scans has truly revolutionized the science of our origins.”

A comparison of infant and adult endocranial volumes also indicates more human-like protracted brain growth in Australopithecus afarensis , likely critical for the evolution of a long period of childhood learning in hominins.

In infants, CT scans of the dentition make it possible to determine an individual’s age at death by counting dental growth lines. Similar to the growth rings of a tree, virtual sections of a tooth reveal incremental growth lines reflecting the body’s internal rhythm. Studying the fossilized teeth of the Dikika infant, the team’s dental experts calculated an age at death of 2.4 years.

The pace of dental development of the Dikika infant was broadly comparable to that of chimpanzees, and therefore faster than in modern humans. But given that the brains of Australopithecus afarensis adults were roughly 20% larger than those of chimpanzees, the Dikika child’s small endocranial volume suggests a prolonged period of brain development relative to chimpanzees.

“The combination of ape-like brain structure and human-like protracted brain growth in Lucy’s species was unexpected,” Kimbel said. “That finding supports the idea that human brain evolution was very much a piecemeal affair, with extended brain growth appearing before the origin of our own genus, Homo.”

Among primates, different rates of growth and maturation are associated with different infant-care strategies, suggesting that the extended period of brain growth in Australopithecus afarensis may have been linked to a long dependence on caregivers. Alternatively, slow brain growth could also primarily represent a way to spread the energetic requirements of dependent offspring over many years in environments where food is not always abundant.

In either case, protracted brain growth in Australopithecus afarensis provided the basis for subsequent evolution of the brain and social behavior in hominins, and was likely critical for the evolution of a long period of childhood learning.

Research article: Australopithecus afarensis endocasts suggest ape-like brain organization and prolonged brain growth. Science Advances. Philipp Gunz. Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adelube Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged.

Top video: Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for “Lucy” and the “Dikika child” from Ethiopia pictured here) shed new light on the evolution of brain growth and organization. Several years of painstaking fossil reconstruction and counting of dental growth lines yielded an exceptionally preserved brain imprint of the Dikika child and a precise age at death. These data suggest that Australopithecus afarensis had an ape-like brain and prolonged brain growth. Credit: Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig


Skull scans reveal evolutionary secrets of fossil brains

IMAGE: Brain imprints in fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for "Lucy " and the "Dikika child " from Ethiopia pictured here) shed new light on the evolution of brain growth.

Scientists have long been able to measure and analyze the fossil skulls of our ancient ancestors to estimate brain volume and growth. The question of how these ancient brains compare to modern human brains and the brains of our closest primate cousin, the chimpanzee, continues to be a major target of investigation.

A new study published in Wissenschaftliche Fortschritte used CT-scanning technology to view three-million-year old brain imprints inside fossil skulls of the species Australopithecus afarensis (famous for "Lucy" and "Selam" from Ethiopia's Afar region) to shed new light on the evolution of brain organization and growth. The research reveals that while Lucy's species had an ape-like brain structure, the brain took longer to reach adult size, suggesting that infants may have had a longer dependence on caregivers, a human-like trait.

The CT-scanning enabled the researchers to get at two long-standing questions that could not be answered by visual observation and measurement alone: Is there evidence for human-like brain reorganization in Australopithecus afarensis, and was the pattern of brain growth in this species more similar to that of chimpanzees or that of humans?

To study brain growth and organization in A. afarensis, the researchers, including ASU paleoanthropologist William Kimbel, scanned eight fossil crania from the Ethiopian sites of Dikika and Hadar using high-resolution conventional and synchrotron-computed tomography. Kimbel, leader of the field work at Hadar, is director of the Institute of Human Origins and Virginia M. Ullman Professor of Natural History and the Environment in the School of Human Evolution and Social Change.

Lucy's species inhabited eastern Africa more than three million years ago--"Lucy" herself is estimated to be 3.2 million years old--and occupies a key position in the hominin family tree, as it is widely accepted to be ancestral to all later hominins, including the lineage leading to modern humans.

"Lucy and her kin provide important evidence about early hominin behavior--they walked upright, had brains that were around 20 percent larger than those of chimpanzees, and may have used sharp stone tools," explains coauthor Zeresenay Alemseged (University of Chicago), who directs the Dikika field project in Ethiopia and is an International Research Affiliate with the Institute of Human Origins.

Brains do not fossilize, but as the brain grows and expands before and after birth, the tissues surrounding its outer layer leave an imprint on the inside of the bony braincase. The brains of modern humans are not only much larger than those of our closest living ape relatives but are also organized differently and take longer to grow and mature. Compared with chimpanzees, modern human infants learn longer and are entirely dependent on parental care for longer periods of time. Together, these characteristics are important for human cognition and social behavior, but their evolutionary origins remain unclear.

The CT scans resulted in high-resolution digital "endocasts" of the interior of the skulls, where the anatomical structure of the brains could be visualized and analyzed. Based on these endocasts, the researchers could measure brain volume and infer key aspects of cerebral organization from impressions of the brain's structure.

A key difference between apes and humans involves the organization of the brain's parietal lobe--important in the integration and processing of sensory information--and occipital lobe in the visual center at the rear of the brain. The exceptionally preserved endocast of "Selam," a skull and associated skeleton of an Australopithecus afarensis infant found at Dikika in 2000, has an unambiguous impression of the lunate sulcus--a fissure in the occipital lobe marking the boundary of the visual area that is more prominent and located more forward in apes than in humans--in an ape-like position. The scan of the endocranial imprint of an adult A. afarensis fossil from Hadar (A.L. 162-28) reveals a previously undetected impression of the lunate sulcus, which is also in an ape-like position.

Some scientists had conjectured that human-like brain reorganization in australopiths was linked to behaviors that were more complex than those of their great ape relatives (e.g., stone-tool manufacture, mentalizing, and vocal communication). Unfortunately, the lunate sulcus typically does not reproduce well on endocasts, so there was unresolved controversy about its position in Australopithecus.

"A highlight of our work is how cutting-edge technology can clear up long-standing debates about these three million-year-old fossils," notes coauthor Kimbel. "Our ability to 'peer' into the hidden details of bone and tooth structure with CT scans has truly revolutionized the science of our origins."

A comparison of infant and adult endocranial volumes also indicates more human-like protracted brain growth in Australopithecus afarensis, likely critical for the evolution of a long period of childhood learning in hominins.

In infants, CT scans of the dentition make it possible to determine an individual's age at death by counting dental growth lines. Similar to the growth rings of a tree, virtual sections of a tooth reveal incremental growth lines reflecting the body's internal rhythm. Studying the fossilized teeth of the Dikika infant, the team's dental experts calculated an age at death of 2.4 years.

The pace of dental development of the Dikika infant was broadly comparable to that of chimpanzees and therefore faster than in modern humans. But given that the brains of Australopithecus afarensis adults were roughly 20 percent larger than those of chimpanzees, the Dikika child's small endocranial volume suggests a prolonged period of brain development relative to chimpanzees.

"The combination of apelike brain structure and humanlike protracted brain growth in Lucy's species was unexpected," says Kimbel. "That finding supports the idea that human brain evolution was very much a piecemeal affair, with extended brain growth appearing before the origin of our own genus, Homo."

Among primates, different rates of growth and maturation are associated with different infant-care strategies, suggesting that the extended period of brain growth in Australopithecus afarensis may have been linked to a long dependence on caregivers. Alternatively, slow brain growth could also primarily represent a way to spread the energetic requirements of dependent offspring over many years in environments where food is not always abundant. In either case, protracted brain growth in Australopithecus afarensis provided the basis for subsequent evolution of the brain and social behavior in hominins and was likely critical for the evolution of a long period of childhood learning.


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Bemerkungen:

  1. Voodoonris

    Ich weiß das hier nicht und sage das, dass du es kannst

  2. Zulkis

    Ich gratuliere, welche notwendigen Worte ..., der prächtige Gedanke

  3. Kyran

    Scherz beiseite!



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