ORVOSTÖRTÉNET Az egykori Országos Traumatológiai Intézet, Budapest, közleménye A neandervölgyi ember és a modern ember (Homo sapiens) kezének felépítése közti különbségek és azok következményei DR. JÓZSA LÁSZLÓ Érkezett: 2013. május 14. ÖSSZEFOGLALÁS A neandervölgyi ember (élt napjaink előtt 150000 20000 évvel) kéztő és kézközép csontjainak konfigurációja eltért a modern emberétől. Ehhez járult a kéz intrinsic izomzatának különbözősége. Ezek együttes következménye volt, hogy a neandervölgyi ember erőfogása nagyobb, de precíziós fogásra alig lehetett képes. Kezének anatómiai sajátosságai miatt a neandervölgyi ember alkotó tevékenységében sok a véletlenszerűség, kézügyessége még nem volt alkalmas eszközeinek ipari szabványok szerinti előállítására. Agyának fejlettsége, szellemi képességei alkalmassá tették például hangszerek előállítására, de kezének ügyetlensége miatt képzőművészeti alkotásokat (idolok, sziklarajzok) nem tudott készíteni. Kulcsszavak: Antropológia, testi fejlődés; Emberiség; Evolúció; Kéz Anatómia/Hisztológia; Motorikus készségek Fiziológia; L. Józsa: Consequences of the different structures of the hands of the modern (Homo sapiens) and Neanderthal man The configuration of the carpal and metacarpal bones of the Neanderthal man (lived 150.000 20.000 years ago) and that of the modern man is different. In addition, the intrinsic muscles of the hand are also different. Due to these facts, the grasping force of the Neanderthal man s hand was stronger, but he was hardly able to perform precise hand movements. Because of these anatomical characteristics of the hand, there is much randomness in the Neanderthal man s workmanship; he was unable to produce instruments matching industrial standards with his unskilful hands. The state of his brain development and mental abilities allowed him to produce musical instruments, but due to his unskilful hands he was unable to manufacture chiselled art constructions, such as idols or pictographs. Keywords: Anthropology, physical; Evolution; Hand Anatomy & histology; Humans; Motor Skills Physiology; Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4. 323
BEVEZETÉS A képzőművészetek valószínűleg a testfestéssel kezdődtek, majd a sziklákra, csontokra vésett (olykor rendszertelennek látszó) vonalakkal folytatódtak (1. ábra). Ilyen jellegű alkotásokat a neandervölgyi ősember készített, s az is bizonyítható, hogy a vörös okker festéket használta színezéseihez (8). A neandervölgyi ember napjaink előtt Afrikában 300000 évvel jelent meg, Európában és Nyugat-Ázsiában 150000 és 20000 között élt. Bár rengeteg telephelyét, csont és eszközmaradványait, használati tárgyait ismerjük, azok között nem akad egyetlen olyan sem, amelyre (a már említett vonal-véseteken kívül) ráillenék a művészi alkotás megjelölés. A mai ember őse a Homo sapiens archaicus körülbelül 200000 éve alakult ki, Európában 100000 esztendeje jelent meg, eleinte csak cikkcakkos vonalak, vagy mértani ábrákhoz hasonló karcolatok jelezték alkotó kedvét, de mintegy 40000 évvel napjaink előtt elkészítette faragványait, legelső barlangi rajzait. Tízezer évvel később kialakította az esztétikailag is számottevő immobilis (barlangi festmények, domborművek, vésetek stb.) és mobilis (idolok, díszített tárgyak, izolált testrészek két és háromdimenziós ábrázolása stb.) műalkotásait (1). Az új kutatási eredmények alátámasztják, hogy a Homo sapiens anatómiai sajátosságai jelentősen segítették őseink elterjedését; és a művészet egyik legősibb formája, a barlangfestés és szobor (dombormű) készítés is a megnövekedett kézügyességnek köszönhető. A kéz fejlődéséről írott munkámban (4) röviden foglalkoztam a korábbi emberfajok és a mai ember kezének anatómiai eltéréseivel, amelyek másokkal együtt a H. sapiens művészi képességei egyik előfeltételének tartottam. A modern ember kezének felépítése, a csontok illeszkedése, az ízületek optimális formája és mérete, a rögzítő szalagok rendszere stb. az utóbbi 50.000 80.000 évben jött létre. Jól lehet a szellemi képességei a korábbi emberfajokat is alkalmassá tették volna finomabb eszközök készítésére, művészi alkotások előállítására, azonban kezük elemeinek harmóniája (és részben a csontozat morfológiája) elégtelennek bizonyult. Szemjonov már 1966-ban feltételezte (13), hogy a H. sapienst megelőző emberfajok tagjai azért voltak képtelenek precízebb, finomabb munkát igénylő alkotások előállítására, mert kezük csontozata alkalmatlan lehetett ilyen munka végzésére. Ugyanígy vélekedik ősrégészünk Vértes László (16): A kezdetleges ősember életében sok a véletlenszerűség, kézügyessége még nem volt alkalmas > ipari szabványok< előállítására, tehát készítményeiken az esetlegesség játssza a főszerepet. A szovjet orosz tudós megsejtése helyes, az újabb negyven esztendő leletei és modern vizsgálatai bizonyították, hogy apró, de nem jelentőség nélküli változások következtek be a modern ember kezének felépítésében, szerkezetében. Mi volt a különbség a neandervölgyi ember és a H. sapiens keze között? 1. ábra Pech de l Azè-ben talált kb. 80000 éves lelet. A mamutagyarra meander-szerű vonalakat karcoltak a neandervölgyiek. 324 Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4.
A neandervölgyi ember és a modern ember (Homo sapiens) kezének felépítése közti különbségek és azok következményei OSTEOLÓGIAI KÜLÖNBSÉGEK A neandervölgyiek csontozata, (beleértve a kéztő, kézközép és ujjperc csontokat) és musculaturája jóval robusztusabb volt, mint a H. sapiens kortársaié, vagy a mai emberé. A csonttani és izombéli különbségek nem csak a kézen, hanem az egész felső végtagon kimutathatók. A hüvelykjük a többi ujjhoz viszonyítva rövidebb, mint a H. sapiensé. Ehhez társult a nagyobb tömegű musculatura, ami együttesen azt eredményezte, hogy a neandervölgyi embernek a szorító ereje jóval nagyobb volt. Képes lehetett csúcsfogásra is, bár a rövidebb hüvelyk miatt az ulnarisan elhelyezkedő ujjakkal ez nehezen volt kivitelezhető. A kézközép és ujjperc csontok vaskosabbak, robusztusabbak a neandervölgyiek kezében. Az I. metacarpus (továbbiakban MC) hosszabb volt és a m. opponens pollicis tapadási helye nagyobb területet foglalt el mint a későbbi emberfajon (7, 17). A II. MC capitatum és a III. MC capitatum ízületeknél a neandervölgyiekben redukálódott a proc. styloideus, és a III. MC nyúlványa nem ferdén illeszkedik a II. MC capitatum ízülethez, hanem parasagittalisan. Ennek következtében a neandervölgyiek keze képtelen (vagy legalább is erőtlenebb) a ferde irányú erőfogásra. Körülbelül 100000 évvel ezelőtt egymás közelében élt egy neandervölgyi és egy H. sapiens közösség, maradványaik jó alapot szolgáltatnak az öszszehasonlításra. Niewoehner (11) a neandervölgyi ember, az ásatag H. sapiens és a modern ember I, III, V MC bázisának fotogrammetriás elemzésével, valamint a trapesium, capitatum és hamatum fotogrammetriás és 3D összehasonlító vizsgálatával megállapította, hogy a neandervölgyiek I. metacarpusának bázisa lapos (szemben a mai ember konvex felszínével), ezáltal nem tartalmazza azt a kiemelkedő palmaris nyúlványt, ami a mai embernél megvan (11). A H. sapiens kezén az I. és III. MC bázisa hasonlít egymásra, ellentétben a neandervölgyi emberével (2. ábra). Niewoehner (12) négy pontban foglalta össze a neandervölgyi ember és a H. sapiens kezének csontjai közötti különbséget: 1) Az I. carpometacarpalis ízület dorso-palmarisan laposabb, az első MC csőrének hiánya miatt; 2) A II. carpometacarpalis ízület a II. MC bázisának lapossága miatt proximo-distalisan orientált, a capitatum és II. MC közötti ízület parasagittalis orientációjú; 3) Relatíve nagyobb az ízület a capitatum és III. MC között, mint a H. sapiensnél; 4) Lapos és relatíve kisebb ízület a hamatum és V. MC között. 2. ábra A neandervölgyi ember (A), a Homo sapiens archaicus (B), és a modern ember (C) MC bázisának és a capitatum ízfelszíneinek fotogrammetriás képe (Niewoehner képe, 2001). 1. sor: a III. MC bázisa 2. sor: az I. MC bázisa 3. sor: az os capitatum distalis ízfelszíne Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4. 325
A KÉZ INTRINSIC IZMAINAK KÜLÖNBÖZŐSÉGEI A m. opponens pollicisnek kulcsszerepe van az I. MC ízület abductiojában, flexiójában és az opponálásában, részben a rotálásban (2, 3). Mindez nem csak a hüvelyk erőkifejtését, hanem a finomabb mozgásokat is befolyásolja. A m. abductor pollicis longus szinte kizárólag az I. MC bázisán tapad a H. sapiens kezén, míg a neandervölgyieknél jóval nagyobb területen insertálódott (15). A m. adductor pollicis ferde fejének izomtömege jóval nagyobb a H. sapiensben, mint a neandervölgyi embernél volt. A m. flexor pollicis brevis superficialis feje a neandervölgyiek kezén kisebb tömegű és kizárólag a trapesiumon eredt, míg a H. sapiens kezén az eredés kiterjed a capitatumra és a lig. palmarisra. A neandervölgyiekben az alkari flexorok tömege lényegesen meghaladta az extensorokét, a H. sapiensben az antagonista izmok tömege csaknem azonos (18). AZ UJJAK ARÁNYA TERPESZTÉS ÉS UJJZÁRÁS A II és IV ujjak hosszának aránya (II D: IV D) a modern embernél 0,96, a hat neandervölgyi populáció esetében ez az arány 0,93, ami szignifikáns eltérést jelent. Az ujjak hossz arányában nem találtak különbséget a két nem között (9, 10). A hosszúság különbség különösen a proximalis phalanxokon kifejezett, amenynyiben a neandervölgyieké rövidebb, mind a H. sapienshez, mind a többi phalanxukhoz képest. Az ujjterpesztés mértéke valószínűleg azonos volt a neandervölgyiek és a H. sapiens kezén. Az anatómiai felépítés különbözőségéből adódóan azonban a neandervölgyi emberek keze terpesztés során csak erőfogásra volt képes, szemben a H. sapiens-szel, akiknek keze különböző mértékű ujjterpesztéskor is képes precíziós fogásra. A modern ember keze az ujjak eltérő mértékű terpesztésekor is (pl. gömbfelületen) képes mind az erőfogásra, mind a precíziós fogásra (19). Ugyancsak valószínűsíthető, hogy a H. sapiens keze mind nyújtott, mind ulnar és radial flexióban, mind flexióban és extenzióban képes mindkét fogásnemre (2, 3), szemben a neandervölgyi ember kezével. Az ujjzárás alkalmával csak a H. sapiens képes precíziós fogásra. MEGBESZÉLÉS A neandervölgyi ember agyának tömege, az agy testsúlyhoz viszonyított aránya legalább akkora volt, mint a modern emberé, ami arra utal, hogy szellemi képességei nem maradtak el a modern ember ősének szellemi képességei mögött. Ismeretes, hogy a neandervölgyiek temették el először halottaikat, megteremtették képzeletükben a túlvilágot, az isteneket (szellemeket), akiket tiszteltek, féltek tőlük, ezzel a vallás alapformáit alakították ki. Szellemi képességeikre utal, hogy ékszereket, hangszereket készítettek. Az 50000 60000 éves furulyájuk ma is működőképes, a diatonikus skálán négy hangot lehet megszólaltatni az őskori hangszerrel (5). A képzőművészetben azonban nem remekeltek (3. ábra). Egyetlen olyan alkotásukat (barlangi/sziklarajzok, szobrok, faragványok) sem ismerünk, mint amilyeneket a hasonló korban élt H. sapiens ránk hagyott (1, 6). A jelenség korábban feltűnt az őskori művészettel foglalkozóknak (1, 8), az ember kialakulását kutatók egy része pedig feltételezte, hogy minden korábbi emberfaj kezének felépítése alkalmatlan lehetett a finomabb, precíziós tevékenységre (13). Az utóbbi évtizedek kutatása derítette ki, hogy valóban más volt a H. sapienst közvetlenül megelőző (majd azzal évezredeken át együtt élő) neandervölgyi ember kezének felépítése. Az eltérések nem elvi különbségeket jelentenek, mindössze a csontok és izmok alakja, méretei, az ízfelületek domborulatának különbségei, az intrinsic izmok tömegének (és részben eredési tapadási területének változásai) mind-mind olyan eltérés, amire csak a modern technika igénybevételével, a leletek szaporodásával derült fény. 326 Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4.
A neandervölgyi ember és a modern ember (Homo sapiens) kezének felépítése közti különbségek és azok következményei 3. ábra A: A neandervölgyi ember által készített, feltehetően embert megörökíteni kívánt faragvány (kb. 40000 éves) B: Mamutagyarból faragott női szobrocska Malta (Szibéria) lelőhelyről (kb. 40000 éves) C: A maltai női idol arcának kinagyított képe. Jól látszik a száj és orr aprólékos kidolgozása Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4. 327
IRODALOM 1. Bahn, P.: Cambridge illustrated history of prehistoric art. Cambridge. Cambridge University Press, 1998. 2. Close J. R., Kidd C. C.: The functions of the muscles of the thumb, index, and long fingers: Synchronous recording of motions and action potentials of muscles. J. Bone Joint Surg. Am. 1969. 51: 1601-1620. 3. Cooney W. P. III, Kai-Nan A., Daube J. R., Askew L. J.: Electromyographic analysis of the thumb: A study of isometric forces in pinch and grasp. J. Hand Surg. Am. 1985. 10-A: 202-210. 4. Józsa, L.: A kéz evolúciója. 450 millió év a porcos halak mellúszójától az emberi kézig. Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet, 2008. 51. (3): 255-266. 5. Józsa L.: A hangszeres muzsika kezdetei. MediArt, 2011. 4: 14-17. 6. Knecht H.: The techniques and technology of early Aurignacian antler working. In: Knecht H., Pike-Tay A., White R. (eds.): Before Lascaux: The complex record of the early upper Paleolithic. CRC Press, Boca Raton, 1993. 137 162. p. 7. Maki J., Trinkaus E.: Opponens pollicis mechanical effectiveness in Neandertals and early modern humans. PaleoAnthropology. 2011. 62-71. doi:10.4207/pa.2011.art43 8. Morriss-Kay GM.: The evolution of human artistic creativity. J. Anat. 2010. 216: 158-176. 9. Napier J. R.: Evolution of the human hand. Proc. Royal Inst. Great Britain, 1965. 40: 544-557. 10. Nelson E., Rolian C., Cashmore L., Shultz S.: Digit ratios predict polygyny in early apes, Ardipithecus, Neanderthals and early modern humans but not in Australopithecus Proc. Roy. Soc. B, 2011. 278: 1556-1563. 11. Niewoehner W. A.: Behavioral inferences from the SkhulyQafzeh early modern human Hand remains. PNAS, 2001. 98: 2979-2984. 12. Niewoehner W. A.: Neanderthal hands in their properperspective. In: Harvati K., Harrison T. (Eds.): Neanderthals revisited: New approaches and perspectives. Dordrecht, Springer. 2006. 157-190. p. 13. Szemjonov J. I.: Hogyan keletkezett az emberiség? Budapest, Kossuth K. 1973. (Az eredeti mű: Ю. И. Семенов: Как возиикло человечество. Москва, Изд. Наука, 1966.) 14. Tocheri M. W., Marzke M. W., Liu D., Bae M., Jones G. P., Williams R. C., Razdan A.: Functional capabilities of modern and fossil hominid hands: Three-dimensional analysis of trapezia. Am. J. Phys. Anthropol. 2003. 122: 101-112. 15. Tocheri M. W., Orr C. M., Jacofsky M. C., Marzke M. W.: The evolutionary history of the hominin hand since the last common ancestor of Pan and Homo. J. Anat. 2008. 212: 544-562. 16. Vértes L.: Az őskőkor és az átmeneti kőkor emlékei Magyarországon. Budapest, Akadémiai Kiadó, 1965. 17. Vlček E.. Morphology of the first metacarpal of Neanderthal individuals from the Crimea. Bulletin et Mémoires de la Societé d Anthropologie de Paris, 1975. Série 13. 2: 257-276. 18. Vlček E.: Transformation of the metacarpal bones and some short hand muscles of the Neanderthal man. Morphological Congress Symposia, Charles University Prague 1978. 19: 89-99. 19. Young W. R.: Evolution of the human hand: the role of throwing and clubbing. J. Anat. 2003. 202: 165-174. Prof. Dr. Józsa László Baleseti Központ 1081 Budapest, Fiumei út 17. 328 Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet 2013. 56. 4.