Un team internazionale di scienziati ha completato la prima ricostruzione virtuale 3-D della gabbia toracica dello scheletro di Neandertal più completo rinvenuto fino ad oggi, potenzialmente gettando nuova luce su come questo antico essere umano si muoveva e respirava.

Il gruppo, che comprendeva ricercatori di università spagnole, Israele, e gli Stati Uniti, compresa l'Università di Washington, focalizzato sul torace, l'area del corpo contenente la gabbia toracica e la parte superiore della colonna vertebrale, che forma una cavità per ospitare il cuore e i polmoni. Utilizzando le scansioni TC di fossili di circa 60, Scheletro maschile di 000 anni noto come Kebara 2, i ricercatori sono stati in grado di creare un modello 3D del torace, uno che è diverso dall'immagine di vecchia data del torace a botte, "uomo delle caverne" ingobbito. Le conclusioni indicano quello che potrebbe essere stato un individuo eretto con una maggiore capacità polmonare e una colonna vertebrale più dritta rispetto all'uomo moderno di oggi.

Lo studio è pubblicato il 30 ottobre in Comunicazioni sulla natura .

"La forma del torace è la chiave per capire come si muovevano i Neandertal nel loro ambiente perché ci informa sulla loro respirazione e sul loro equilibrio, " ha detto Asier Gomez-Olivencia, un Ikerbasque Fellow presso l'Università dei Paesi Baschi e autore principale dello studio.

E il modo in cui i Neandertal si muovevano avrebbe avuto un impatto diretto sulla loro capacità di sopravvivere con le risorse a loro disposizione, ha detto Patricia Kramer, professore presso il Dipartimento di Antropologia UW e autore corrispondente sulla carta.

"I Neanderthal sono strettamente imparentati con noi con complessi adattamenti culturali molto simili a quelli degli umani moderni, ma la loro forma fisica è diversa da noi in modi importanti, " ha detto. "Comprendere i loro adattamenti ci permette di capire meglio il nostro percorso evolutivo".

I Neanderthal sono un tipo di essere umano emerso circa 400, 000 anni fa, vivendo principalmente da quella che è oggi l'Europa occidentale all'Asia centrale. Erano cacciatori-raccoglitori che, in alcune zone, viveva in grotte e che ha resistito a diversi periodi glaciali prima di estinguersi circa 40, 000 anni fa. Studi negli ultimi anni hanno suggerito che i Neanderthal e il primo Homo sapiens si incrociavano, perché la prova del DNA di Neandertal è emersa in molte popolazioni.

Negli ultimi 150 anni, Resti di Neandertal sono stati trovati in molti siti in Europa, Asia e Medio Oriente. Questa squadra ha lavorato con uno scheletro etichettato Kebara 2, noto anche come "Moshe, " che è stato trovato nella grotta di Kebara nella catena montuosa del Carmelo nel nord di Israele nel 1983. Sebbene il cranio sia mancante, i resti del giovane maschio adulto sono considerati uno degli scheletri di Neandertal più completi mai ritrovati. Due diverse forme di datazione del suolo circostante, termoluminescenza e risonanza di spin elettronico, mettere l'età da qualche parte tra i 59, 000 e 64, 000 anni.

Scoperte e studi di altri resti di Neandertal nel XIX e all'inizio del XX secolo hanno dato origine a teorie e immagini di uno stereotipo, cavernicolo curvo. Col tempo, ulteriori ricerche hanno chiarito la comprensione scientifica di molti tratti di Neandertal, ma qualche dibattito si è soffermato sulla struttura del torace, la capacità dei polmoni e a quali condizioni i Neanderthal avrebbero potuto adattarsi, o no.

Nell'ultimo decennio, la ricostruzione virtuale è diventata più comune nell'antropologia biologica, ha spiegato Kramer. L'approccio è utile con fossili come il torace, dove le ossa fragili rendono difficile e rischiosa la ricostruzione fisica.

Quasi due anni fa, lo stesso gruppo di ricerca ha creato una ricostruzione virtuale della colonna vertebrale di Kebara 2, il primo passo per aggiornare le teorie della biomeccanica neandertaliana. La carta della squadra, pubblicato nel libro "Paleontologia umana e preistoria, " ha riaffermato la probabilità di una postura eretta ma ha indicato una colonna vertebrale più dritta di quella degli umani moderni.

Per questo modello del torace, i ricercatori hanno utilizzato entrambe le osservazioni dirette dello scheletro di Kebara 2, attualmente ospitato presso l'Università di Tel Aviv, e scansioni TC mediche delle vertebre, costole e ossa pelviche, insieme al software 3D progettato per uso scientifico. "Questo è stato un lavoro meticoloso, " disse Alon Barash, un docente presso l'Università Bar Ilan in Israele. "Abbiamo dovuto scansionare ogni vertebra e tutti i frammenti di costole individualmente e poi riassemblarli in 3-D".

Hanno quindi usato una tecnica chiamata analisi morfometrica per confrontare le immagini delle ossa di Neandertal con le scansioni mediche delle ossa di uomini adulti di oggi. "Nel processo di ricostruzione, è stato necessario 'tagliare' virtualmente e riallineare alcune delle parti che presentavano deformazioni, e speculare alcuni di quelli che non erano così ben conservati per ottenere un torace completo, ", ha detto Gomez-Olivencia.

La ricostruzione del torace, insieme alla precedente scoperta del team, mostra le costole che si collegano alla colonna vertebrale verso l'interno, forzando la cavità toracica verso l'esterno e permettendo alla colonna vertebrale di inclinarsi leggermente all'indietro, con poco della curva lombare che fa parte della moderna struttura scheletrica umana. "Le differenze tra un neandertaliano e il torace umano moderno sono sorprendenti, " ha detto Markus Bastir, ricercatore senior presso il Laboratorio di Antropologia Virtuale del Museo Nazionale di Storia Naturale in Spagna.

"La colonna vertebrale di Neandertal si trova più all'interno del torace, che offre maggiore stabilità, " ha detto Gomez-Olivencia. "Inoltre, il torace è più largo nella sua parte inferiore." Questa forma della gabbia toracica suggerisce un diaframma più grande e quindi, maggiore capacità polmonare.

"L'ampio torace inferiore dei Neanderthal e l'orientamento orizzontale delle costole suggeriscono che i Neandertal si affidassero maggiormente al loro diaframma per respirare, ", ha affermato l'autrice senior Ella Been dell'Ono Academic College. "Umani moderni, d'altra parte, fare affidamento sia sul diaframma che sull'espansione della gabbia toracica per la respirazione. Qui vediamo come le nuove tecnologie nello studio dei resti fossili stanno fornendo nuove informazioni per comprendere le specie estinte".

Ciò che significa per come ha vissuto Kebara 2 è maturo per ulteriori ricerche, disse Kramer. Come respiravano i Neandertal, e per quali esigenze fisiche avrebbero potuto aver bisogno di polmoni potenti? Cosa ci dice questo su come si sono mossi, e l'ambiente in cui vivevano? Qualcuno di questi tratti fisici li ha resi più o meno adattivi ai cambiamenti climatici?

Ricostruire il torace è stato un esercizio di partenza da zero, cercando deliberatamente di evitare di essere influenzati dalle teorie passate su come apparivano o vivevano i Neanderthal, disse Kramer.

"Pensando attraverso tutte le permutazioni dei diversi frammenti, era come un puzzle senza tutti i pezzi. Cosa ci dicono i pezzi?" disse. "Le persone ti hanno detto che dovrebbe essere in un certo modo, ma vuoi assicurarti di non ricostruire eccessivamente, o ricostruirlo nel modo in cui pensi che dovrebbe essere. Stai cercando di mantenere un approccio neutrale".

Altri autori dello studio sono stati Daniel Garcia-Martinez del Museo Nazionale di Storia Naturale e Mikel Arlegi, dell'Università dei Paesi Baschi.