A new morphometric approach to the study of plio-pleistocene hominin biomechanics and adaptation

• Autores: Julia Aramendi
• Directores de la Tesis: Gonzalo Ruiz Zapatero (dir. tes.), Manuel Domínguez Rodrigo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 760
• Títulos paralelos:
  • Nuevo enfoque morfométrico para el estudio de la biomecánica y adaptación de los homíninos del plio-pleistoceno
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jesús R. Álvarez Sanchís (presid.), Enrique Cerrillo Cuenca (secret.), Markus Bastir (voc.), S. Almécija (voc.), Laura Rodríguez Samperio (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Historia y Arqueología por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Antropología (física)
      • Antropogenética
    • Biología humana
      • Anatomía humana
    • Inmunología
  • Historia
    • Historia por épocas
      • Prehistoria
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    Los recientes hallazgos de nuevas especies fósiles humanas han puesto de manifiesto la gran complejidad de nuestra historia evolutiva y las dificultades que entraña su interpretación. Añadido a esto, el estudio de los huesos largos (húmero, radio, cúbito, fémur, tibia y fíbula) de especies homininas anteriores a la nuestra resulta especialmente problemático por una serie de razones entre las que destaca la obtención de información a partir de restos de pequeño tamaño que, en ocasiones, aparecen muy fragmentados en los yacimientos. Asimismo, existen otro tipo de limitaciones que afectan al estudio de la morfología y biomecánica de los huesos largos, entre las que se encuentran la baja integridad del registro fósil y la escasez de restos poscraneales, la dificultad para delimitar los factores que influyen en la morfología de los huesos y que, por lo tanto, pueden mermar la estimación del vínculo existente entre morfología y función, y el uso de muestras comparativas que incluyen un número muy limitado de grupos y morfologías.

    Esta tesis doctoral tiene como objetivo principal el desarrollo de un nuevo enfoque morfométrico para el estudio de la biomecánica y adaptación de los homininos del Plio-Pleistoceno apoyado en una caracterización muy detallada de la morfología externa de los huesos largos y la implementación de modelos de clasificación de alta precisión. Mediante su aplicación se pretende responder cuestiones relacionadas con el vínculo existente entre morfología y función en los huesos largos de grandes simios actuales y fósiles, así como con su significado taxonómico dentro del marco de la variabilidad morfológica existente dentro de un mismo grupo o entre diversos taxones.

    Este trabajo resulta particularmente novedoso porque a la comúnmente empleada técnica basada en la colocación de puntos fijos (landmarks) en morfometría geométrica, se ha añadido el desarrollo de una densa malla de puntos (semilandmarks) para la descripción de la diáfisis del húmero, del radio, del fémur y de la tibia de grandes simios actuales (humanos modernos, chimpancés, gorilas y orangutanes), así como una muestra significativa de fragmentos de hueso largo de especies humanas ya extintas.

    Primero, los fósiles se compararon de manera individual con sus equivalentes en especies actuales de grandes simios. Después, se llevaron a cabo análisis grupales con la intención de evaluar de manera conjunta las diferencias morfológicas que existen entre los diversos restos fósiles. Las comparaciones se basan, por un lado, en la valoración de la distribución de la muestra fósil y moderna en el espacio de la forma, considerando tanto el tamaño como aspectos exclusivamente relacionados con la ¿forma pura¿ (shape), y, por otro lado, en la aplicación de diferentes métodos de clasificación, entre los que destacan los análisis discriminantes y la aplicación de algoritmos de máquinas de aprendizaje. En paralelo, se ha investigado la variabilidad morfológica existente en los diferentes elementos esqueléticos de cada uno de los grupos con la intención de valorar el grado de heterogeneidad morfológica dentro de los diferentes grupos de grandes simios y su aplicabilidad al estudio taxonómico de los restos fósiles.

    Los resultados subrayan que a pesar de las patentes diferencias morfológicas entre los huesos largos de los distintos homininos, su interpretación biomecánica está lejos de ser concluyente. La heterogeneidad morfológica que se observa intra- e interespecíficamente a su vez dificulta la separación taxonómica y biomecánica de los grupos homininos. Los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral recalcan la necesidad de ampliar la muestra a una mayor variabilidad de grandes simios, tanto actuales como extintos, y de incluir aspectos de la estructura interna de los huesos largos con el fin de poder llevar a cabo un estudio más completo y preciso de los patrones de locomoción, así como de otras actividades destacadas entre las especies fósiles.

  • English

    In the present doctoral thesis entitled "A new morphometric approach to the study of Plio-Pleistocene hominin biomechanics and adaptation" a new 3D methodology for the analysis of great ape long bones with special emphasis on the biomechanical interpretation of human fossil remains is introduced. Recent findings of human fossil specimens and taxa have revealed the great complexity of our evolutionary history and the difficulties involved in its comprehension and interpretation. Moreover, the study of hominin long bone remains (humerus, radius, ulna, femur, tibia, fibula) in Palaeoanthropologyis particularly problematic due to the difficulties involved in the analysis of fragmentary skeletal elements that in many occasions are merely represented by small diaphyseal portions. On top of that, there are several additional limitations that affect our ability to study fossil long bone morphology and draw biomechanical inferences, such as the scarcity and poor integrity of the fossil record; the delimitation of the factors that influence morphology and that might diminish the link between bone morphologyand function; and the widespread use of limited modern reference samples that encompass low degrees of interspecific variability. The main objective of the present research is the development of a new morphometric approach to the study of Plio-Pleistocene hominin biomechanics and adaptation that relies on the detailed quantitative characterisation of the external long bone morphology and the implementation of powerful classification methods...