Zikomo pochezera Nature.com. Mtundu wa msakatuli womwe mukugwiritsa ntchito uli ndi chithandizo chochepa cha CSS. Kuti mupeze zotsatira zabwino, tikukulimbikitsani kugwiritsa ntchito mtundu watsopano wa msakatuli wanu (kapena kuzimitsa mawonekedwe ogwirizana mu Internet Explorer). Pakadali pano, kuti tiwonetsetse kuti chithandizo chikupitilira, tikuonetsa tsamba lino popanda kukongoletsa kapena JavaScript.
Kafukufukuyu adafufuza kusiyana kwa madera m'mawonekedwe a cranial a anthu pogwiritsa ntchito chitsanzo cha geometric homology kutengera deta yosanthula kuchokera ku mafuko 148 padziko lonse lapansi. Njirayi imagwiritsa ntchito ukadaulo wopangira template kuti ipange ma meshes ofanana pochita kusintha kosalimba pogwiritsa ntchito njira yobwerezabwereza yapafupi. Pogwiritsa ntchito kusanthula kwa zigawo zazikulu pamitundu 342 yosankhidwa ya homologous, kusintha kwakukulu kwa kukula konse kunapezeka ndipo kunatsimikiziridwa momveka bwino pa chigaza chaching'ono chochokera ku South Asia. Kusiyana kwachiwiri kwakukulu ndi kutalika kwa chiŵerengero cha neurocranium, kuwonetsa kusiyana pakati pa zigaza zazitali za ku Africa ndi zigaza zazitali za ku Northeast Asia. Ndikofunikira kudziwa kuti chopangirachi sichikugwirizana kwenikweni ndi mawonekedwe a nkhope. Mawonekedwe odziwika bwino a nkhope monga masaya otuluka ku Northeast Asia ndi mafupa ang'onoang'ono a maxillary ku Europe adatsimikizidwanso. Kusintha kwa nkhope kumeneku kumagwirizana kwambiri ndi mawonekedwe a chigaza, makamaka kuchuluka kwa momwe mafupa akutsogolo ndi a occipital amakhalira. Mapangidwe a allometric adapezeka mu kuchuluka kwa nkhope poyerekeza ndi kukula kwa chigaza chonse; Mu zigaza zazikulu, mawonekedwe a nkhope nthawi zambiri amakhala ataliatali komanso opapatiza, monga momwe zasonyezedwera mwa anthu ambiri aku America ndi aku Northeast Asia. Ngakhale kuti kafukufuku wathu sanaphatikizepo deta yokhudza zinthu zachilengedwe zomwe zingakhudze mawonekedwe a khungu, monga nyengo kapena zakudya, deta yambiri ya mawonekedwe ofanana a khungu idzakhala yothandiza pofufuza mafotokozedwe osiyanasiyana a mawonekedwe a mafupa.
Kusiyana kwa malo komwe kumachitika mu mawonekedwe a chigaza cha munthu kwaphunziridwa kwa nthawi yayitali. Ofufuza ambiri ayesa kusiyanasiyana kwa kusintha kwa chilengedwe ndi/kapena kusankha kwachilengedwe, makamaka nyengo1,2,3,4,5,6,7 kapena ntchito yotsuka kutengera momwe zakudya zilili5,8,9,10, 11,12. 13. Kuphatikiza apo, maphunziro ena ayang'ana kwambiri pa zotsatira za bottleneck, genetic drift, gene flow, kapena stochastic evolutionary processes zomwe zimachitika chifukwa cha kusintha kwa majini komwe sikunachitike14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Mwachitsanzo, mawonekedwe ozungulira a cranial vault yayikulu komanso yayifupi yafotokozedwa ngati kusintha kwa kuthamanga kosankha malinga ndi lamulo la Allen24, lomwe limafotokoza kuti nyama zoyamwitsa zimachepetsa kutaya kutentha pochepetsa malo a thupi poyerekeza ndi voliyumu2,4,16,17,25. Kuphatikiza apo, maphunziro ena pogwiritsa ntchito lamulo la Bergmann26 afotokoza ubale pakati pa kukula kwa chigaza ndi kutentha3,5,16,25,27, zomwe zikusonyeza kuti kukula konse kumakhala kwakukulu m'madera ozizira kuti apewe kutaya kutentha. Mphamvu ya makina ya kupsinjika kwa kuphwanya pa kukula kwa khungu la mutu ndi mafupa a nkhope yakhala ikukambidwa pokhudzana ndi momwe zakudya zimakhalira chifukwa cha chikhalidwe chophikira kapena kusiyana kwa zakudya pakati pa alimi ndi osaka-osonkhanitsa8,9,11,12,28. Kufotokozera kwakukulu ndikuti kuchepa kwa kuthamanga kwa kutafuna kumachepetsa kuuma kwa mafupa ndi minofu ya nkhope. Kafukufuku angapo padziko lonse lapansi agwirizanitsa kusiyanasiyana kwa mawonekedwe a chigaza makamaka ndi zotsatira za phenotypic za mtunda wa majini m'malo mosintha chilengedwe21,29,30,31,32. Kufotokozera kwina kwa kusintha kwa mawonekedwe a chigaza kumachokera pa lingaliro la kukula kwa isometric kapena allometric6,33,34,35. Mwachitsanzo, ubongo waukulu umakhala ndi malo okulirapo kutsogolo m'dera lotchedwa "Broca's cap", ndipo m'lifupi mwa malo okulirapo kutsogolo kumawonjezeka, njira yosinthira yomwe imaganiziridwa kutengera kukula kwa allometric. Kuphatikiza apo, kafukufuku wofufuza kusintha kwa nthawi yayitali kwa mawonekedwe a chigaza adapeza chizolowezi cha allometric chopita ku brachycephaly (chizolowezi cha chigaza kukhala chozungulira kwambiri) ndi kutalika kowonjezeka33.
Mbiri yakale ya kafukufuku wokhudza mawonekedwe a cranial imaphatikizapo kuyesa kuzindikira zinthu zomwe zimayambitsa kusiyana kwa mawonekedwe a cranial. Njira zachikhalidwe zomwe zimagwiritsidwa ntchito m'maphunziro ambiri oyambirira zinali zochokera pa deta yoyezera mzere wa bivariate, nthawi zambiri pogwiritsa ntchito matanthauzo a Martin kapena Howell36,37. Nthawi yomweyo, maphunziro ambiri omwe atchulidwa pamwambapa adagwiritsa ntchito njira zapamwamba kwambiri kutengera ukadaulo wa 3D geometric morphometry (GM)5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38. 39. Mwachitsanzo, njira yotsatizana ya semilandmark, yochokera pakuchepetsa mphamvu yopindika, yakhala njira yogwiritsidwa ntchito kwambiri mu biology ya transgenic. Imayika semilandmark ya template pa chitsanzo chilichonse potsetsereka mozungulira kapena pamwamba38,40,41,42,43,44,45,46. Kuphatikizapo njira zotere zoikira zinthu pamalo ofunikira, maphunziro ambiri a 3D GM amagwiritsa ntchito kusanthula kwa Procrustes komwe kumachitika nthawi zambiri, njira yolumikizirana yapafupi ndi malo ofunikira (ICP) 47 kuti ilole kufananiza mwachindunji mawonekedwe ndi kujambula kusintha. Kapenanso, njira ya thin plate spline (TPS)48,49 imagwiritsidwanso ntchito kwambiri ngati njira yosinthira yosalimba yopangira mapulani a semilandmark ku mawonekedwe ozikidwa pa ma mesh.
Popeza ma scanner a 3D a thupi lonse akhala akugwiritsidwa ntchito kuyambira kumapeto kwa zaka za m'ma 1900, maphunziro ambiri agwiritsa ntchito ma scanner a 3D a thupi lonse poyesa kukula kwa 50,51. Deta yojambulira idagwiritsidwa ntchito kuchotsa miyeso ya thupi, zomwe zimafuna kufotokoza mawonekedwe a pamwamba ngati malo osati mitambo ya point. Kuyika ma pattern ndi njira yopangidwira cholinga ichi m'munda wa zithunzi za pakompyuta, komwe mawonekedwe a pamwamba amafotokozedwa ndi chitsanzo cha ma polygonal mesh. Gawo loyamba pakuyika ma pattern ndikukonzekera chitsanzo cha ma mesh kuti chigwiritsidwe ntchito ngati template. Ma vertice ena omwe amapanga chitsanzocho ndi zizindikiro. Kenako template imasinthidwa ndikufanana ndi pamwamba kuti ichepetse mtunda pakati pa template ndi point cloud pamene ikusunga mawonekedwe am'deralo a template. Zizindikiro zomwe zili mu template zimagwirizana ndi zizindikiro zomwe zili mu point cloud. Pogwiritsa ntchito kuyika ma template, deta yonse yojambulira imatha kufotokozedwa ngati chitsanzo cha ma mesh chokhala ndi mfundo zofanana za data ndi topology yomweyo. Ngakhale kuti kufanana kolondola kulipo kokha m'malo odziwika, zitha kuganiziridwa kuti pali kufanana pakati pa mitundu yopangidwa chifukwa kusintha kwa geometry ya ma templates ndi kochepa. Chifukwa chake, ma gridi opangidwa ndi template fitting nthawi zina amatchedwa ma homology models52. Ubwino wa template fitting ndi wakuti template ikhoza kusinthidwa ndikusinthidwa kukhala magawo osiyanasiyana a chinthu chomwe chili pafupi ndi pamwamba koma kutali ndi icho (mwachitsanzo, zygomatic arch ndi temporal region ya chigaza) popanda kukhudzana. Mwanjira imeneyi, template ikhoza kulumikizidwa ku zinthu zolumikizana monga torso kapena mkono, ndi phewa lili pamalo oyimirira. Kuipa kwa template fitting ndi mtengo wokwera wa ma computational repeating repeating, komabe, chifukwa cha kusintha kwakukulu pakugwira ntchito kwa kompyuta, izi sizilinso vuto. Mwa kusanthula ma coordinate values a vertices omwe amapanga mesh model pogwiritsa ntchito njira zowunikira zambiri monga principal component analysis (PCA), ndizotheka kusanthula kusintha kwa mawonekedwe onse a pamwamba ndi mawonekedwe enieni pamalo aliwonse mu distribution. Werengani ndikuwona53. Masiku ano, ma mesh models opangidwa ndi template fitting amagwiritsidwa ntchito kwambiri mu kusanthula mawonekedwe m'magawo osiyanasiyana52,54,55,56,57,58,59,60.
Kupita patsogolo kwa ukadaulo wojambulira maukonde osinthika, limodzi ndi chitukuko chachangu cha zida zojambulira za 3D zonyamulika zomwe zimatha kusanthula mozama kwambiri, mwachangu, komanso moyenda bwino kuposa CT, zikupangitsa kuti zikhale zosavuta kulemba deta ya 3D mosasamala kanthu za malo. Chifukwa chake, pankhani ya zamoyo, ukadaulo watsopano woterewu umathandizira kuwerengera ndi kusanthula ziwerengero za zitsanzo za anthu, kuphatikizapo zitsanzo za chigaza, chomwe ndi cholinga cha kafukufukuyu.
Mwachidule, kafukufukuyu akugwiritsa ntchito ukadaulo wapamwamba wa 3D homology modeling kutengera kufananiza kwa template (Chithunzi 1) kuti ayese zitsanzo 342 za chigaza zomwe zasankhidwa kuchokera ku anthu 148 padziko lonse lapansi kudzera mu kufananiza kwa malo padziko lonse lapansi. Kusiyanasiyana kwa mawonekedwe a cranial morphology (Table 1). Kuti tifotokoze kusintha kwa mawonekedwe a chigaza, tidagwiritsa ntchito kusanthula kwa PCA ndi receiver operating characteristic (ROC) ku deta ya chitsanzo cha homology chomwe tidapanga. Zomwe zapezekazi zithandiza kumvetsetsa bwino kusintha kwapadziko lonse mu mawonekedwe a cranial morphology, kuphatikiza machitidwe am'deralo ndi kuchepa kwa dongosolo la kusintha, kusintha kogwirizana pakati pa magawo a cranial, ndi kukhalapo kwa machitidwe a allometric. Ngakhale kuti kafukufukuyu sakunena za deta yokhudza kusintha kwakunja komwe kumayimiridwa ndi nyengo kapena zakudya zomwe zingakhudze mawonekedwe a cranial morphology, mawonekedwe a malo a cranial morphology omwe alembedwa mu kafukufuku wathu athandiza kufufuza zinthu zachilengedwe, biomechanical, ndi majini a kusiyana kwa cranial.
Gome 2 likuwonetsa ma eigenvalues ndi ma PCA contribution coefficients omwe amagwiritsidwa ntchito pa data yosakhazikika ya ma vertices 17,709 (53,127 XYZ coordinate) a mitundu 342 ya chigaza chofanana. Zotsatira zake, zigawo 14 zazikulu zidazindikirika, zomwe gawo lake ku kusiyana konse linali loposa 1%, ndipo gawo lonse la kusiyana linali 83.68%. Ma vector okweza a zigawo 14 zazikulu adalembedwa mu Supplementary Table S1, ndipo zigoli za zigawo zomwe zidawerengedwa pa zitsanzo 342 za chigaza zaperekedwa mu Supplementary Table S2.
Kafukufukuyu adafufuza zigawo zazikulu zisanu ndi zinayi zomwe zidapereka zoposa 2%, zina mwa izo zikuwonetsa kusiyana kwakukulu komanso kofunikira kwa malo mu mawonekedwe a cranial. Chithunzi 2 ma curve a ma plots opangidwa kuchokera ku ROC analysis kuti awonetse zigawo za PCA zogwira mtima kwambiri pofotokozera kapena kulekanitsa kuphatikiza kulikonse kwa zitsanzo m'magawo akuluakulu a malo (monga, pakati pa mayiko aku Africa ndi omwe si a Africa). Kuphatikiza kwa Polynesian sikunayesedwe chifukwa cha kukula kochepa kwa zitsanzo komwe kunagwiritsidwa ntchito mu mayesowa. Deta yokhudza kufunika kwa kusiyana kwa AUC ndi ziwerengero zina zoyambira zomwe zidawerengedwa pogwiritsa ntchito ROC analysis zikuwonetsedwa mu Supplementary Table S3.
Ma curve a ROC adagwiritsidwa ntchito pa ziwerengero zisanu ndi zinayi zazikulu za zigawo kutengera deta ya vertex yokhala ndi mitundu 342 ya chigaza cha amuna chofanana. AUC: Malo omwe ali pansi pa curve ali ndi kufunika kwa 0.01% komwe kumagwiritsidwa ntchito kusiyanitsa kuphatikiza kulikonse kwa malo ndi kuphatikiza kwina konse. TPF ndi yeniyeni (kusankhana kogwira mtima), FPF ndi yabodza (kusankhana kosayenera).
Kutanthauzira kwa ROC curve kwafotokozedwa mwachidule pansipa, kuyang'ana kwambiri pa zigawo zomwe zingasiyanitse magulu oyerekeza pokhala ndi AUC yayikulu kapena yayikulu komanso kufunika kwakukulu komwe kungatheke pansi pa 0.001. Malo osakanikirana a ku South Asia (Chithunzi 2a), omwe ali ndi zitsanzo zambiri kuchokera ku India, amasiyana kwambiri ndi zitsanzo zina zosakanikirana m'malo osiyanasiyana chifukwa gawo loyamba (PC1) lili ndi AUC yayikulu kwambiri (0.856) poyerekeza ndi zigawo zina. Mbali ya malo osakanikirana a ku Africa (Chithunzi 2b) ndi AUC yayikulu ya PC2 (0.834). Austro-Melanesia (Chithunzi 2c) adawonetsa chizolowezi chofanana ndi cha anthu aku Africa aku Sub-Saharan kudzera pa PC2 yokhala ndi AUC yayikulu (0.759). Anthu aku Europe (Chithunzi 2d) amasiyana kwambiri ndi PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) ndi PC6 (AUC = 0.671), chitsanzo cha kumpoto chakum'mawa kwa Asia (Chithunzi 2e) chimasiyana kwambiri ndi PC4, ndi 0.714 yokulirapo, ndipo kusiyana ndi PC3 ndi kofooka (AUC = 0.688). Magulu otsatirawa adadziwikanso ndi ma AUC otsika ndi milingo yayikulu: Zotsatira za PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) ndi PC1 (AUC = 0.649) zawonetsa kuti Amwenye Achimereka (Chithunzi 2f) omwe ali ndi makhalidwe enieni okhudzana ndi zigawozi, Amwenye akumwera chakum'mawa (Chithunzi 2g) adasiyana pakati pa PC3 (AUC = 0.660) ndi PC9 (AUC = 0.663), koma mawonekedwe a zitsanzo kuchokera ku Middle East (Chithunzi 2h) (kuphatikiza North Africa) adagwirizana. Poyerekeza ndi ena palibe kusiyana kwakukulu.
Mu gawo lotsatira, kuti timvetse bwino ma vertices ogwirizana kwambiri, madera omwe ali ndi kulemera kwakukulu kuposa 0.45 amapakidwa utoto ndi zambiri za X, Y, ndi Z, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 3. Dera lofiira likuwonetsa kulumikizana kwakukulu ndi ma X-axis coordinate, omwe akugwirizana ndi njira yopingasa yopingasa. Dera lobiriwira limagwirizanitsidwa kwambiri ndi vertical coordinate ya Y axis, ndipo dera lakuda labuluu limagwirizanitsidwa kwambiri ndi sagittal coordinate ya Z axis. Dera lowala labuluu limagwirizanitsidwa ndi ma Y coordinate axes ndi ma Z coordinate axes; pinki - dera losakanikirana logwirizana ndi ma X ndi Z coordinate axes; dera lachikasu - logwirizana ndi ma X ndi Y coordinate axes; Dera loyera limapangidwa ndi X, Y ndi Z coordinate axis yomwe ikuwonetsedwa. Chifukwa chake, pamlingo uwu wamtengo wapatali, PC 1 imagwirizanitsidwa kwambiri ndi pamwamba ponse pa chigaza. Mawonekedwe a chigaza cha 3 SD mbali inayo ya component axis iyi akuwonetsedwanso pachithunzichi, ndipo zithunzi zopotoka zaperekedwa mu Supplementary Video S1 kuti zitsimikizire kuti PC1 ili ndi zinthu za kukula kwa chigaza chonse.
Kugawa pafupipafupi kwa zigoli za PC1 (kayendedwe kabwinobwino koyenera), mapu amitundu pamwamba pa chigaza amagwirizana kwambiri ndi ma vertices a PC1 (kufotokozera mitundu poyerekeza ndi Kukula kwa mbali zotsutsana za mzere uwu ndi 3 SD. Sikelo ndi bwalo lobiriwira lokhala ndi mainchesi 50 mm.
Chithunzi 3 chikuwonetsa chithunzi cha kugawa kwafupipafupi (kayendedwe kabwinobwino) ka zigoli za PC1 zomwe zawerengedwa padera pa mayunitsi 9 a malo. Kuwonjezera pa kuyerekezera kwa kayendedwe ka ROC (Chithunzi 2), kuyerekezera kwa anthu aku South Asia kwakhala kolunjika kwambiri kumanzere chifukwa zigaza zawo ndi zazing'ono kuposa za magulu ena a m'madera. Monga momwe zasonyezedwera mu Table 1, anthu aku South Asia awa akuyimira mafuko ku India kuphatikiza Zilumba za Andaman ndi Nicobar, Sri Lanka ndi Bangladesh.
Kuchuluka kwa ma dimensional coefficient kunapezeka pa PC1. Kupezeka kwa madera ogwirizana kwambiri ndi mawonekedwe enieni kunapangitsa kuti zinthu zomwe zili m'mawonekedwe a zinthu zina kupatula PC1 zidziwike; komabe, zinthu zomwe zili m'mawonekedwe a kukula sizimachotsedwa kwathunthu nthawi zonse. Monga momwe zasonyezedwera poyerekeza ma ROC curve (Chithunzi 2), PC2 ndi PC4 zinali zosiyana kwambiri, kutsatiridwa ndi PC6 ndi PC7. PC3 ndi PC9 ndizothandiza kwambiri pakugawa anthu omwe ali m'zitsanzo m'magawo a geographic. Chifukwa chake, ma axes a zigawozi amawonetsa mozama ma scatterplots a ma PC scores ndi malo amtundu omwe amagwirizana kwambiri ndi gawo lililonse, komanso mawonekedwe enieni okhala ndi miyeso ya mbali zosiyana za 3 SD (Zithunzi 4, 5, 6). Kuphimba kwa convex hull kwa zitsanzo kuchokera ku gawo lililonse la geographic lomwe likuimiridwa m'magawo awa ndi pafupifupi 90%, ngakhale pali kuphatikizika kwina mkati mwa magulu. Gome 3 limapereka kufotokozera kwa gawo lililonse la PCA.
Ma scatterplots a PC2 ndi PC4 scores a anthu a cranial ochokera ku mayunitsi asanu ndi anayi a geographic (pamwamba) ndi mayunitsi anayi a geographic (pansi), ma plots a mtundu wa chigaza pamwamba pa vertices ogwirizana kwambiri ndi PC iliyonse (mofanana ndi X, Y, Z). Kufotokozera kwa mitundu ya ma axes: onani zolemba), ndipo kusintha kwa mawonekedwe enieni mbali zotsutsana za ma axes awa ndi 3 SD. Sikelo ndi bwalo lobiriwira lokhala ndi mainchesi 50 mm.
Ma scratterplots a PC6 ndi PC7 scores a anthu a cranial ochokera ku mayunitsi asanu ndi anayi a geographic (pamwamba) ndi mayunitsi awiri a geographic (pansi), ma cranial surface color plots a vertices ogwirizana kwambiri ndi PC iliyonse (poyerekeza ndi X, Y, Z). Kufotokozera kwa mitundu ya ma axes: onani zolemba), ndipo kusintha kwa mawonekedwe enieni mbali zotsutsana za ma axes awa ndi 3 SD. Scal ndi bwalo lobiriwira lokhala ndi mainchesi 50 mm.
Ma Scatterplots a PC3 ndi PC9 scores a anthu a cranial ochokera ku mayunitsi asanu ndi anayi a geographic (pamwamba) ndi mayunitsi atatu a geographic (pansi), ndi ma graph amitundu ya pamwamba pa chigaza (mofanana ndi ma axes a X, Y, Z) a vertices ogwirizana kwambiri ndi kutanthauzira kwa mtundu uliwonse wa PC: cm . text), komanso mawonekedwe enieni mbali zosiyana za ma axes awa okhala ndi kukula kwa 3 SD. Scal ndi bwalo lobiriwira lokhala ndi mainchesi a 50 mm.
Mu graph yomwe ikuwonetsa zigoli za PC2 ndi PC4 (Chithunzi 4, Makanema Owonjezera S2, S3 akuwonetsa zithunzi zolakwika), mapu amitundu ya pamwamba amawonetsedwanso pamene malire a mtengo wa katundu akhazikitsidwa pamwamba pa 0.4, omwe ndi otsika kuposa mu PC1 chifukwa mtengo wa PC2 katundu wonse ndi wochepa kuposa mu PC1.
Kutalikirana kwa ma lobes akutsogolo ndi aku occipital mbali ya sagittal motsatira Z-axis (buluu lakuda) ndi parietal lobe mbali ya coronal (wofiira) pa pinki), Y-axis ya occiput (wobiriwira) ndi Z-axis ya pamphumi (buluu lakuda). Chithunzichi chikuwonetsa zigoli za anthu onse padziko lonse lapansi; komabe, pamene zitsanzo zonse zokhala ndi magulu ambiri zikuwonetsedwa pamodzi nthawi imodzi, kutanthauzira kwa mapangidwe obalalika kumakhala kovuta chifukwa cha kuchuluka kwa kuphatikizika; chifukwa chake, kuchokera ku mayunitsi anayi akuluakulu a geographic (monga, Africa, Australasia-Melanesia, Europe, ndi Northeast Asia), zitsanzo zimafalikira pansi pa graph ndi 3 SD virtual cranial deformation mkati mwa izi za PC scores. Pachithunzichi, PC2 ndi PC4 ndi ma awiriawiri a zigoli. Anthu aku Africa ndi Austro-Melanesia amaphatikizana kwambiri ndipo amagawidwa kumanja, pomwe anthu aku Europe amafalikira kumtunda kumanzere ndipo anthu aku Northeast Asia amakonda kusonkhana kumunsi kumanzere. Mzere wopingasa wa PC2 ukuwonetsa kuti anthu aku Africa/Australia a Melanesia ali ndi neurocranium yayitali kuposa anthu ena. PC4, momwe kuphatikiza kwa ku Ulaya ndi kumpoto chakum'mawa kwa Asia kumalekanitsidwa mosasamala, kumagwirizanitsidwa ndi kukula ndi mawonekedwe a mafupa a zygomatic ndi mawonekedwe a lateral contour ya calvarium. Ndondomeko ya scoring ikuwonetsa kuti aku Europe ali ndi mafupa opapatiza a maxillary ndi zygomatic, malo ang'onoang'ono a temporal fossa omwe amachepetsedwa ndi zygomatic arch, fupa lakutsogolo lokwezedwa molunjika ndi fupa lathyathyathya, lotsika la occipital, pomwe aku Northeast Asia amakonda kukhala ndi mafupa a zygomatic otakata komanso owonekera kwambiri. Frontobe ndi yopendekera, maziko a fupa la occipital amakwezedwa.
Poganizira kwambiri za PC6 ndi PC7 (Chithunzi 5) (Makanema Owonjezera S4, S5 akuwonetsa zithunzi zofooka), chithunzi cha mtundu chikuwonetsa kuchuluka kwa katundu komwe kuli kopitilira 0.3, kusonyeza kuti PC6 imagwirizana ndi mawonekedwe a maxillary kapena alveolar (ofiira: X axis ndi wobiriwira). Y axis), mawonekedwe a fupa la nthawi (buluu: Y ndi Z axes) ndi mawonekedwe a fupa la occipital (pinki: X ndi Z axes). Kuwonjezera pa m'lifupi mwa mphumi (wofiira: X-axis), PC7 imagwirizananso ndi kutalika kwa anterior maxillary alveoli (wobiriwira: Y-axis) ndi mawonekedwe a mutu wa Z-axis kuzungulira dera la parietotemporal (buluu wakuda). Pamwamba pa Chithunzi 5, zitsanzo zonse za malo zimagawidwa malinga ndi ziwerengero za PC6 ndi PC7. Chifukwa ROC ikuwonetsa kuti PC6 ili ndi zinthu zapadera ku Europe ndipo PC7 ikuyimira zinthu za Amwenye Achimereka mu kusanthula uku, zitsanzo ziwirizi zachigawo zidajambulidwa mosankha pa max ax awiriwa. Amwenye Achimereka, ngakhale akuphatikizidwa kwambiri mu chitsanzocho, amwazikana pakona yakumanzere yakumtunda; Mosiyana ndi zimenezi, zitsanzo zambiri za ku Ulaya zimakhala pakona yakumanja ya pansi. Awiriwa a PC6 ndi PC7 akuyimira njira yopapatiza ya alveolar ndi neurocranium yotakata ya ku Ulaya, pomwe aku America amadziwika ndi mphumi yopapatiza, maxilla yayikulu, ndi njira yotakata komanso yayitali ya alveolar.
Kusanthula kwa ROC kunasonyeza kuti PC3 ndi/kapena PC9 zinali zofala m'madera akumwera chakum'mawa ndi kumpoto chakum'mawa kwa Asia. Chifukwa chake, ma score awiriawiri a PC3 (nkhope yobiriwira pamwamba pa y-axis) ndi PC9 (nkhope yobiriwira pansi pa y-axis) (Chithunzi 6; Makanema Owonjezera S6, S7 amapereka zithunzi zosinthika) zikuwonetsa kusiyanasiyana kwa anthu akum'mawa kwa Asia. , zomwe zimasiyana kwambiri ndi kuchuluka kwa nkhope kwa anthu akum'mawa kwa Asia ndi mawonekedwe otsika a nkhope ya anthu akum'mawa kwa Asia. Kupatula mawonekedwe a nkhope awa, khalidwe lina la anthu akum'mawa kwa Asia ndi kupendekera kwa fupa la occipital, pomwe anthu akum'mwera chakum'mawa kwa Asia ena ali ndi maziko opapatiza a chigaza.
Kufotokozera pamwambapa kwa zigawo zazikulu ndi kufotokozera kwa PC5 ndi PC8 kwasiyidwa chifukwa palibe makhalidwe enieni a chigawo omwe adapezeka pakati pa magawo asanu ndi anayi akuluakulu a malo. PC5 imatanthauza kukula kwa njira ya mastoid ya fupa la nthawi, ndipo PC8 imasonyeza mawonekedwe a chigaza chonse, zonse zikuwonetsa kusiyana kofanana pakati pa mitundu isanu ndi inayi ya malo.
Kuwonjezera pa ma scatterplots a zigoli za PCA pamlingo wa munthu aliyense, timaperekanso ma scatterplots a magulu kuti tiyerekezere zonse. Pachifukwa ichi, chitsanzo chapakati cha cranial homology chinapangidwa kuchokera ku deta ya vertex ya ma specs a homology payokha kuchokera ku mafuko 148. Ma score plots awiri a ma score sets a PC2 ndi PC4, PC6 ndi PC7, ndi PC3 ndi PC9 akuwonetsedwa mu Supplementary Figure S1, onse owerengedwa ngati chitsanzo cha chigaza chapakati cha chitsanzo cha anthu 148. Mwanjira imeneyi, ma scatterplots amabisa kusiyana kwa munthu aliyense mkati mwa gulu lililonse, zomwe zimathandiza kutanthauzira bwino kufanana kwa chigaza chifukwa cha kugawa kwa zigawo, komwe mapangidwe amafanana ndi omwe akuwonetsedwa mu ma score payokha omwe ali ndi kuphatikizika kochepa. Supplementary Figure S2 ikuwonetsa chitsanzo chapakati cha gawo lililonse la malo.
Kuwonjezera pa PC1, yomwe inali yogwirizana ndi kukula konse (Supplementary Table S2), ubale wa allometric pakati pa kukula konse ndi mawonekedwe a chigaza unafufuzidwa pogwiritsa ntchito miyeso ya centroid ndi ma seti a PCA estimates kuchokera ku deta yosasinthika. Ma coefficients a allometric, ma constant values, ma t values, ndi ma P values mu significance test akuwonetsedwa mu Table 4. Palibe zigawo zazikulu za allometric pattern zomwe zapezeka mu morphology iliyonse ya cranial pamlingo wa P < 0.05.
Popeza zinthu zina zazikulu zitha kuphatikizidwa mu ziwerengero za PC kutengera ma data omwe sanakhazikitsidwe bwino, tidayang'ananso momwe allometric imagwirira ntchito pakati pa kukula kwa centroid ndi ma PC scores omwe amawerengedwa pogwiritsa ntchito ma data scores omwe adakonzedwa ndi kukula kwa centroid (zotsatira za PCA ndi ma scores aperekedwa mu Matebulo Owonjezera S6). , C7). Gome 4 likuwonetsa zotsatira za kusanthula kwa allometric. Chifukwa chake, ma allometric trends ofunikira adapezeka pamlingo wa 1% mu PC6 komanso pamlingo wa 5% mu PC10. Chithunzi 7 chikuwonetsa ma regression slopes a ubale wa log-linear pakati pa ma PC scores ndi kukula kwa centroid ndi ma dummies (±3 SD) kumapeto onse a log centroid size. PC6 score ndi chiŵerengero cha kutalika ndi m'lifupi mwa chigaza. Pamene kukula kwa chigaza kukukwera, chigaza ndi nkhope zimakwera, ndipo mphumi, maso ndi mphuno zimakhala pafupi kwambiri. Kachitidwe ka kufalikira kwa zitsanzo kakusonyeza kuti chiwerengerochi nthawi zambiri chimapezeka ku Northeast Asia ndi Amwenye aku America. Kuphatikiza apo, PC10 ikuwonetsa njira yochepetsera m'lifupi mwa nkhope mosasamala kanthu za dera la malo.
Pa maubwenzi ofunikira a allometric omwe alembedwa patebulo, kutsetsereka kwa log-linear regression pakati pa gawo la PC la gawo la mawonekedwe (lomwe lapezeka kuchokera ku data yokhazikika) ndi kukula kwa centroid, kusintha kwa mawonekedwe enieni kuli ndi kukula kwa 3 SD mbali ina ya mzere wa 4.
Kusintha kwa mawonekedwe a fumbi la ubongo kwawonetsedwa pofufuza ma datasets a zitsanzo za 3D zomwe zili pamwamba. Gawo loyamba la PCA likukhudzana ndi kukula kwa fumbi lonse. Kwa nthawi yayitali anthu akhala akuganiza kuti zigaza zazing'ono za anthu aku South Asia, kuphatikizapo zitsanzo zochokera ku India, Sri Lanka ndi Andaman Islands, Bangladesh, zimachokera ku kukula kwa thupi lawo kochepa, mogwirizana ndi lamulo la Bergmann la ecogeographic kapena lamulo la chilumba613,5,16,25,27,62. Choyamba chikugwirizana ndi kutentha, ndipo chachiwiri chimadalira malo omwe alipo komanso chakudya chomwe chilipo m'dera lachilengedwe. Pakati pa zigawo za mawonekedwe, kusintha kwakukulu ndi chiŵerengero cha kutalika ndi m'lifupi mwa fumbi la ubongo. Mbali iyi, yotchedwa PC2, ikufotokoza ubale wapafupi pakati pa zigaza zazitali za anthu aku Austro-Melanesia ndi aku Africa, komanso kusiyana kwa zigaza zazitali za anthu ena aku Europe ndi aku Northeast Asia. Makhalidwe amenewa anenedwa m'maphunziro ambiri am'mbuyomu kutengera miyeso yosavuta ya mzere37,63,64. Komanso, khalidweli limagwirizanitsidwa ndi brachycephaly mwa anthu omwe si Afirika, zomwe zakhala zikukambidwa kwa nthawi yayitali mu maphunziro a anthropometric ndi osteometric. Lingaliro lalikulu lomwe lili kumbuyo kwa kufotokozeraku ndilakuti kuchepa kwa kukanda, monga kupyapyala kwa minofu ya temporalis, kumachepetsa kupanikizika pakhungu lakunja5,8,9,10,11,12,13. Lingaliro lina limaphatikizapo kusintha nyengo yozizira pochepetsa malo a pamwamba pa mutu, zomwe zikusonyeza kuti chigaza chozungulira kwambiri chimachepetsa malo a pamwamba bwino kuposa mawonekedwe ozungulira, malinga ndi malamulo a Allen16,17,25. Kutengera zotsatira za kafukufuku wapano, malingaliro awa amatha kuyesedwa kokha kutengera kulumikizana kwa magawo a cranial. Mwachidule, zotsatira zathu za PCA sizikugwirizana mokwanira ndi lingaliro lakuti chiŵerengero cha kutalika kwa cranial-width chimakhudzidwa kwambiri ndi zinthu zotafuna, chifukwa katundu wa PC2 (wautali/brachycephalic component) sunali wogwirizana kwambiri ndi kuchuluka kwa nkhope (kuphatikiza miyeso yofanana ya maxillary). ndi malo ofanana a temporal fossa (yomwe ikuwonetsa kuchuluka kwa minofu ya temporalis). Kafukufuku wathu wapano sanafufuze ubale pakati pa mawonekedwe a chigaza ndi mikhalidwe yachilengedwe monga kutentha; Komabe, kufotokozera kochokera pa lamulo la Allen kungakhale koyenera kuganizira ngati lingaliro lofunikira pofotokoza za brachycephalon m'madera ozizira.
Kusintha kwakukulu kunapezeka mu PC4, zomwe zikusonyeza kuti anthu akumpoto chakum'mawa kwa Asia ali ndi mafupa akuluakulu, odziwika bwino a zygomatic pa mafupa a maxilla ndi zygomatic. Kupeza kumeneku kukugwirizana ndi khalidwe lodziwika bwino la anthu aku Siberia, omwe akuganiziridwa kuti azolowera nyengo yozizira kwambiri chifukwa cha kuyenda patsogolo kwa mafupa a zygomatic, zomwe zimapangitsa kuti kuchuluka kwa sinuses ndi nkhope yosalala kuchuluke 65. Kupeza kwatsopano kuchokera ku chitsanzo chathu chofanana ndi ichi ndikuti kusaya kwa anthu aku Europe kumalumikizidwa ndi kutsika pang'ono kwa kutsogolo, komanso mafupa a occipital opapatiza komanso opapatiza komanso kupindika kwa nuchal. Mosiyana ndi zimenezi, anthu akumpoto chakum'mawa kwa Asia amakonda kukhala ndi mphumi zotsetsereka komanso madera okwezeka a occipital. Kafukufuku wa fupa la occipital pogwiritsa ntchito njira za geometric morphometric35 wasonyeza kuti zigaza za ku Asia ndi ku Europe zili ndi curve yosalala ya nuchal komanso malo otsika a occiput poyerekeza ndi aku Africa. Komabe, ma scatterplots athu a PC2 ndi PC4 ndi PC3 ndi PC9 awiriawiri adawonetsa kusiyana kwakukulu kwa anthu aku Asia, pomwe aku Europe amadziwika ndi maziko athyathyathya a occiput ndi occiput yotsika. Kusalingana kwa makhalidwe aku Asia pakati pa kafukufuku kungakhale chifukwa cha kusiyana kwa mitundu ya mafuko omwe adagwiritsidwa ntchito, popeza tidayesa mitundu yambiri ya mafuko ochokera kumadera osiyanasiyana akumpoto chakum'mawa ndi kum'mwera chakum'mawa kwa Asia. Kusintha kwa mawonekedwe a fupa la occipital nthawi zambiri kumagwirizanitsidwa ndi kukula kwa minofu. Komabe, kufotokozera kumeneku sikukhudza mgwirizano pakati pa mphumi ndi mawonekedwe a occiput, komwe kudawonetsedwa mu kafukufukuyu koma sikukuwoneka kuti kwawonetsedwa mokwanira. Pachifukwa ichi, ndikofunikira kuganizira ubale pakati pa kulemera kwa thupi ndi pakati pa mphamvu yokoka kapena khola la chiberekero (foramen magnum) kapena zinthu zina.
Chinthu china chofunikira chomwe chili ndi kusiyana kwakukulu chikugwirizana ndi chitukuko cha chipangizo chotsukira, chomwe chikuyimiridwa ndi maxillary ndi temporal fossae, chomwe chimafotokozedwa ndi kuphatikiza kwa ma scores PC6, PC7 ndi PC4. Kuchepa kwakukulu kumeneku kwa magawo a cranial kumakhudza anthu aku Europe kuposa gulu lina lililonse la malo. Izi zatanthauziridwa chifukwa cha kuchepa kwa kukhazikika kwa mawonekedwe a nkhope chifukwa cha chitukuko choyambirira cha njira zaulimi ndi kukonzekera chakudya, zomwe zimachepetsa katundu wamakina pa chipangizo chotsukira popanda chipangizo champhamvu chotsukira9,12,28,66. Malinga ndi lingaliro la ntchito yotsukira, 28 izi zimayenderana ndi kusintha kwa kupindika kwa maziko a chigaza kukhala ngodya ya cranial yoopsa komanso denga la cranial lozungulira kwambiri. Kuchokera pamalingaliro awa, anthu alimi nthawi zambiri amakhala ndi nkhope zopapatiza, kutuluka kochepa kwa mandible, komanso meninges yozungulira kwambiri. Chifukwa chake, kusinthaku kungafotokozedwe ndi mawonekedwe onse a chigaza cha Azungu omwe ali ndi ziwalo zotsukira zochepa. Komabe, malinga ndi kafukufukuyu, kutanthauzira kumeneku n'kovuta chifukwa kufunika kwa ubale wa kapangidwe ka thupi pakati pa globose neurocranium ndi chitukuko cha chipangizo chotsukira sikuvomerezeka kwenikweni, monga momwe taonera kale m'mafotokozedwe am'mbuyomu a PC2.
Kusiyana pakati pa anthu akumpoto chakum'mawa kwa Asia ndi anthu akum'mwera chakum'mawa kwa Asia kukufotokozedwa ndi kusiyana pakati pa nkhope yayitali yokhala ndi fupa la occipital lotsetsereka ndi nkhope yayifupi yokhala ndi maziko opapatiza a chigaza, monga momwe zasonyezedwera mu PC3 ndi PC9. Chifukwa cha kusowa kwa deta ya geoecological, kafukufuku wathu akupereka kufotokozera kochepa chabe kwa zomwe zapezekazi. Kufotokozera komwe kungatheke ndikusintha nyengo kapena mikhalidwe yosiyana yazakudya. Kuphatikiza pa kusintha kwa zachilengedwe, kusiyana kwa m'mbiri ya anthu akumpoto chakum'mawa ndi kum'mwera chakum'mawa kwa Asia kunaganiziridwanso. Mwachitsanzo, kum'mawa kwa Eurasia, chitsanzo cha magawo awiri chaganiziridwa kuti chimvetsetse kufalikira kwa anthu amakono (AMH) kutengera deta ya cranial morphometric67,68. Malinga ndi chitsanzochi, "gawo loyamba", ndiko kuti, magulu oyambilira a anthu akumpoto a Late Pleistocene AMH, anali ndi mbadwa zochokera kwa anthu akumaloko, monga anthu aku Austro-Melanesia amakono (p. First stratum). , ndipo pambuyo pake adakumana ndi kusakanikirana kwakukulu kwa anthu akulima akumpoto okhala ndi makhalidwe akumpoto chakum'mawa kwa Asia (gawo lachiwiri) m'derali (pafupifupi zaka 4,000 zapitazo). Kuyenda kwa majini komwe kumapangidwa pogwiritsa ntchito chitsanzo cha "zigawo ziwiri" kudzafunika kuti timvetsetse mawonekedwe a fumbi la Kum'mwera chakum'mawa kwa Asia, popeza mawonekedwe a fumbi la Kum'mwera chakum'mawa kwa Asia angadalire pang'ono cholowa cha majini cha m'deralo.
Mwa kuwunika kufanana kwa cranial pogwiritsa ntchito magawo a malo omwe adapangidwa pogwiritsa ntchito mitundu yofanana, titha kudziwa mbiri ya anthu a AMF m'malo omwe ali kunja kwa Africa. Mitundu yambiri yosiyanasiyana ya "kunja kwa Africa" yaperekedwa kuti ifotokoze kufalikira kwa AMF kutengera deta ya mafupa ndi majini. Mwa izi, kafukufuku waposachedwa akusonyeza kuti AMH idalowa m'malo akunja kwa Africa inayamba pafupifupi zaka 177,000 zapitazo69,70. Komabe, kufalikira kwa AMF mtunda wautali ku Eurasia panthawiyi sikukudziwikabe, popeza malo okhala a zinthu zakale zoyambirirazi ndi ochepa ku Middle East ndi Mediterranean pafupi ndi Africa. Chitsanzo chosavuta ndi malo amodzi omwe adakhazikika panjira yosamukira kuchokera ku Africa kupita ku Eurasia, kudutsa zopinga za malo monga Himalaya. Chitsanzo china chikuwonetsa mafunde ambiri osamukira, oyamba omwe adafalikira kuchokera ku Africa m'mphepete mwa nyanja ya Indian Ocean kupita ku Southeast Asia ndi Australia, kenako adafalikira kumpoto kwa Eurasia. Kafukufuku wambiriyu amatsimikizira kuti AMF idafalikira kutali kuposa Africa pafupifupi zaka 60,000 zapitazo. Pachifukwa ichi, zitsanzo za ku Australia-Melanesian (kuphatikizapo Papua) zikuwonetsa kufanana kwakukulu ndi zitsanzo za ku Africa kuposa mndandanda wina uliwonse wa malo mu kusanthula kwa zigawo zazikulu za mitundu ya homology. Kupeza kumeneku kumathandizira lingaliro lakuti magulu oyamba ogawa a AMF m'mphepete mwa kum'mwera kwa Eurasia adayambira mwachindunji ku Africa22,68 popanda kusintha kwakukulu kwa mawonekedwe poyankha nyengo inayake kapena mikhalidwe ina yofunika.
Ponena za kukula kwa allometric, kusanthula pogwiritsa ntchito zigawo za mawonekedwe zomwe zachokera ku deta yosiyana yomwe yasinthidwa ndi kukula kwa centroid kunawonetsa kusintha kwakukulu kwa allometric mu PC6 ndi PC10. Zigawo zonsezi zimagwirizana ndi mawonekedwe a mphumi ndi ziwalo za nkhope, zomwe zimakhala zochepa pamene kukula kwa chigaza kumawonjezeka. Anthu aku Northeast Asia ndi America amakonda kukhala ndi izi ndipo amakhala ndi zigaza zazikulu. Kupeza kumeneku kumatsutsana ndi machitidwe a allometric omwe adanenedwa kale momwe ubongo waukulu uli ndi malo okulirapo kutsogolo m'dera lotchedwa "Broca's cap", zomwe zimapangitsa kuti kukula kwa lobe yakutsogolo kuchuluke34. Kusiyana kumeneku kumafotokozedwa ndi kusiyana kwa zitsanzo; Kafukufuku wathu adasanthula machitidwe a allometric a kukula kwa cranial pogwiritsa ntchito anthu amakono, ndipo maphunziro ofananiza amayang'ana zomwe zimachitika nthawi yayitali pakusintha kwa anthu okhudzana ndi kukula kwa ubongo.
Ponena za allometry ya nkhope, kafukufuku wina wogwiritsa ntchito biometric data78 adapeza kuti mawonekedwe ndi kukula kwa nkhope zitha kukhala zogwirizana pang'ono, pomwe kafukufuku wathu adapeza kuti zigaza zazikulu nthawi zambiri zimagwirizanitsidwa ndi nkhope zazitali komanso zopapatiza. Komabe, kusinthasintha kwa deta ya biometric sikudziwika bwino; Mayeso a regression poyerekeza ontogenetic allometry ndi static allometry akuwonetsa zotsatira zosiyana. Chizolowezi cha allometric chokhudza mawonekedwe a chigaza chozungulira chifukwa cha kutalika kwakukulu chanenedwanso; komabe, sitinafufuze deta ya kutalika. Kafukufuku wathu akuwonetsa kuti palibe deta ya allometric yomwe ikuwonetsa mgwirizano pakati pa magawo a cranial globular ndi kukula kwa cranial yonse pa se.
Ngakhale kuti kafukufuku wathu wapano sakukhudzana ndi deta yokhudza zinthu zakunja zomwe zimayimiridwa ndi nyengo kapena zakudya zomwe zingakhudze mawonekedwe a cranial morphology, deta yayikulu ya zitsanzo za 3D za cranial surface zomwe zagwiritsidwa ntchito mu kafukufukuyu zithandiza kuwunika kusiyanasiyana kwa mawonekedwe a phenotypic. Zinthu zachilengedwe monga zakudya, nyengo ndi zakudya, komanso mphamvu zosalowerera monga kusamuka, kuyenda kwa majini ndi kusuntha kwa majini.
Kafukufukuyu adaphatikizapo zitsanzo 342 za zigaza za amuna zomwe zinasonkhanitsidwa kuchokera ku anthu 148 m'magawo 9 a malo (Gome 1). Magulu ambiri ndi amitundu yochokera ku malo, pomwe magulu ena ku Africa, Kumpoto chakum'mawa/Kum'mwera chakum'mawa kwa Asia ndi ku America (olembedwa m'malembo opendekeka) amafotokozedwa m'mafuko. Zitsanzo zambiri za zigaza za mutu zinasankhidwa kuchokera ku database yoyezera zigaza za mutu malinga ndi tanthauzo la Martin la muyeso wa mutu wa mutu lomwe linaperekedwa ndi Tsunehiko Hanihara. Tinasankha zigaza za amuna zoyimira mafuko onse padziko lapansi. Kuti tidziwe mamembala a gulu lililonse, tinawerengera mtunda wa Euclidean kutengera miyeso 37 ya mutu wa mutu kuchokera ku avareji ya gulu la anthu onse omwe ali m'gulu limenelo. Nthawi zambiri, tinasankha zitsanzo 1-4 zomwe zili ndi mtunda wocheperako kuchokera ku avareji (Gome Lowonjezera S4). Pa magulu awa, zitsanzo zina zinasankhidwa mwachisawawa ngati sizinalembedwe mu database yoyezera ya Hahara.
Poyerekeza ziwerengero, zitsanzo 148 za anthu zinagawidwa m'magulu akuluakulu a malo, monga momwe zasonyezedwera mu Table 1. Gulu la "Afirika" lili ndi zitsanzo zochokera kudera la kum'mwera kwa Sahara zokha. Zitsanzo zochokera ku North Africa zinaphatikizidwa mu "Middle East" pamodzi ndi zitsanzo zochokera ku West Asia zomwe zili ndi mikhalidwe yofanana. Gulu la kumpoto chakum'mawa kwa Asia limaphatikizapo anthu omwe si a ku Europe okha, ndipo gulu la ku America limaphatikizapo Amwenye Achimereka okha. Makamaka, gululi limagawidwa m'dera lalikulu la makontinenti a kumpoto ndi ku South America, m'malo osiyanasiyana. Komabe, tikuganizira chitsanzo cha ku US mkati mwa gawo limodzi la malo, poganizira mbiri ya anthu Amwenye Achimereka omwe amaonedwa kuti ndi ochokera ku Northeast Asia, mosasamala kanthu za kusamuka kambirimbiri 80.
Tinalemba deta ya pamwamba pa 3D ya zitsanzo za chigaza zosiyanazi pogwiritsa ntchito chida chojambulira cha 3D chapamwamba kwambiri (EinScan Pro ndi Shining 3D Co Ltd, mphamvu yocheperako: 0.5 mm, https://www.shining3d.com/) kenako tinapanga ukonde. Chitsanzo cha ukonde chimakhala ndi ma vertices pafupifupi 200,000–400,000, ndipo pulogalamu yomwe ili mkati mwake imagwiritsidwa ntchito kudzaza mabowo ndi m'mbali mosalala.
Mu gawo loyamba, tinagwiritsa ntchito deta yojambulira kuchokera ku chigaza chilichonse kuti tipange chitsanzo cha chigaza chokhala ndi template imodzi chokhala ndi ma vertices 4485 (nkhope 8728 za polygonal). Pansi pa chigaza, chomwe chili ndi fupa la sphenoid, fupa la petrous temporal, palate, maxillary alveoli, ndi mano, chinachotsedwa mu chitsanzo cha template mesh. Chifukwa chake n'chakuti nthawi zina mapangidwe awa amakhala osakwanira kapena ovuta kumaliza chifukwa cha ziwalo zoonda kapena zopyapyala monga malo a pterygoid ndi njira za styloid, kuwonongeka kwa mano ndi/kapena mano osasinthasintha. Pansi pa chigaza chozungulira foramen magnum, kuphatikizapo maziko, sichinachotsedwe chifukwa ichi ndi malo ofunikira kwambiri pa malo a ziwalo za m'chiberekero ndipo kutalika kwa chigaza kuyenera kuyesedwa. Gwiritsani ntchito mphete zowonera kuti mupange template yomwe ili yofanana mbali zonse ziwiri. Chitani isotropic meshing kuti musinthe mawonekedwe a polygonal kuti akhale ofanana momwe mungathere.
Kenako, zizindikiro 56 zinaperekedwa ku ma vertices ofanana ndi a physical a template model pogwiritsa ntchito pulogalamu ya HBM-Rugle. Makonzedwe a malo odziwika bwino amatsimikizira kulondola ndi kukhazikika kwa malo odziwika bwino ndikutsimikizira kufanana kwa malowa mu homology model yopangidwa. Zitha kuzindikirika kutengera mawonekedwe awo enieni, monga momwe zasonyezedwera mu Supplementary Table S5 ndi Supplementary Figure S3. Malinga ndi tanthauzo la Bookstein81, zizindikiro zambiri izi ndi zizindikiro za Mtundu I zomwe zili pamalo olumikizirana a nyumba zitatu, ndipo zina ndi zizindikiro za Mtundu II zokhala ndi mfundo zopindika kwambiri. Zizindikiro zambiri zinasamutsidwa kuchokera ku mfundo zomwe zafotokozedwa kuti ziyesedwe mzere wa cranial mu tanthauzo la Martin 36. Tinafotokoza zizindikiro 56 zomwezo za zitsanzo 342 za chigaza, zomwe zinaperekedwa pamanja ku ma vertices ofanana ndi a physical kuti apange zitsanzo zolondola kwambiri za homology mu gawo lotsatira.
Dongosolo logwirizanitsa mutu linatanthauzidwa kuti lifotokoze deta ndi template ya scan, monga momwe zasonyezedwera mu Supplementary Figure S4. Ndege ya XZ ndi ndege yopingasa ya Frankfurt yomwe imadutsa pamalo okwera kwambiri (tanthauzo la Martin: gawo) la m'mphepete mwapamwamba kwambiri mwa ngalande zakunja zakumanzere ndi kumanja ndi malo otsika kwambiri (tanthauzo la Martin: orbit) la m'mphepete mwapansi pa orbit yakumanzere. . X axis ndi mzere wolumikiza mbali zakumanzere ndi kumanja, ndipo X+ ndi mbali yakumanja. Ndege ya YZ imadutsa pakati pa mbali zakumanzere ndi kumanja ndipo muzu wa mphuno: Y+ mmwamba, Z+ patsogolo. Malo ofotokozera (oyambira: zero coordinate) amayikidwa pamalo olumikizira ndege ya YZ (midplane), ndege ya XZ (Frankfort plane) ndi ndege ya XY (coronal plane).
Tinagwiritsa ntchito pulogalamu ya HBM-Rugle (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) kuti tipange chitsanzo cha mesh chofanana mwa kuchita template fitting pogwiritsa ntchito mfundo 56 za malo (mbali yakumanzere ya Chithunzi 1). Gawo lalikulu la mapulogalamu, lomwe poyamba linapangidwa ndi Center for Digital Human Research ku Institute of Advanced Industrial Science and Technology ku Japan, limatchedwa HBM ndipo lili ndi ntchito zoyika ma template pogwiritsa ntchito zizindikiro ndi kupanga mitundu ya ma mesh abwino pogwiritsa ntchito malo ogawa82. Mtundu wotsatira wa mapulogalamu (mHBM) 83 unawonjezera mawonekedwe oyika ma pattern popanda zizindikiro kuti akonze magwiridwe antchito a fitting. HBM-Rugle imaphatikiza pulogalamu ya mHBM ndi zinthu zina zosavuta kugwiritsa ntchito kuphatikiza kusintha machitidwe ogwirizanitsa ndi kusintha kukula kwa deta yolowera. Kudalirika kwa kulondola kwa mapulogalamu kwatsimikiziridwa mu maphunziro ambiri52,54,55,56,57,58,59,60.
Mukayika template ya HBM-Rugle pogwiritsa ntchito zizindikiro, chitsanzo cha mesh cha template chimayikidwa pamwamba pa deta yowunikira cholinga pogwiritsa ntchito kulembetsa kolimba kutengera ukadaulo wa ICP (kuchepetsa kuchuluka kwa mtunda pakati pa zizindikiro zomwe zikugwirizana ndi template ndi deta yowunikira cholinga), kenako ndi kusintha kosasinthasintha kwa mesh kumasintha templateyo ku deta yowunikira cholinga. Njira yowunikirayi idabwerezedwa katatu pogwiritsa ntchito mitundu yosiyanasiyana ya magawo awiri owunikira kuti ikonze kulondola kwa cholumikizira. Chimodzi mwa magawo awa chimachepetsa mtunda pakati pa chitsanzo cha gridi ya template ndi deta yowunikira cholinga, ndipo china chimalanga mtunda pakati pa zizindikiro za template ndi zizindikiro za cholinga. Chitsanzo cha mesh ya template yosinthika kenako chidagawidwa pogwiritsa ntchito algorithm yozungulira pamwamba pa gawo 82 kuti apange chitsanzo cha mesh chokonzedwa bwino chokhala ndi ma vertices 17,709 (ma polygon 34,928). Pomaliza, chitsanzo cha gridi ya template yogawidwa chikugwirizana ndi deta yowunikira cholinga kuti ipange chitsanzo chofanana. Popeza malo ofunikira ndi osiyana pang'ono ndi omwe ali mu deta yowunikira, chitsanzo cha homology chinakonzedwa bwino kuti chiwafotokoze pogwiritsa ntchito njira yowunikira mutu yomwe yafotokozedwa mu gawo lapitalo. Mtunda wapakati pakati pa zizindikiro zofanana ndi deta yowunikira m'masampulu onse unali <0.01 mm. Powerengedwa pogwiritsa ntchito ntchito ya HBM-Rugle, mtunda wapakati pakati pa mfundo za data ya homology model ndi deta yowunikira m'masampulu unali 0.322 mm (Table Supplementary S2).
Pofuna kufotokoza kusintha kwa mawonekedwe a cranial, ma vertices 17,709 (53,127 XYZ coordinates) a mitundu yonse yofanana adasanthulidwa ndi principal component analysis (PCA) pogwiritsa ntchito pulogalamu ya HBS yopangidwa ndi Center for Digital Human Science ku Institute of Advanced Industrial Science and Technology. , Japan (wogulitsa zogawa: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/). Kenako tinayesa kugwiritsa ntchito PCA ku seti ya deta yosasinthika ndipo seti ya deta yokhazikika ndi kukula kwa centroid. Chifukwa chake, PCA yochokera pa data yosakhazikika imatha kuwonetsa bwino mawonekedwe a cranial a magawo asanu ndi anayi a geographic ndikuthandizira kutanthauzira kwa zigawo kuposa PCA pogwiritsa ntchito deta yokhazikika.
Nkhaniyi ikupereka chiwerengero cha zigawo zazikulu zomwe zapezeka ndi chopereka choposa 1% ya kusiyana konse. Kuti mudziwe zigawo zazikulu zomwe zimagwira ntchito bwino kwambiri pakusiyanitsa magulu m'magawo akuluakulu a geographic, kusanthula kwa receiver operating characteristic (ROC) kunagwiritsidwa ntchito pa zigoli zazikulu za zigawo zazikulu (PC) ndi chopereka choposa 2% 84. Kusanthula kumeneku kumapanga curve ya kuthekera kwa gawo lililonse la PCA kuti liwongolere magwiridwe antchito a gulu ndikuyerekeza molondola ma plots pakati pa magulu a geographic. Mlingo wa mphamvu yosankhana ukhoza kuyesedwa ndi dera lomwe lili pansi pa curve (AUC), komwe zigawo za PCA zomwe zili ndi mitengo yayikulu zimatha kusiyanitsa bwino magulu. Kenako mayeso a chi-square adachitidwa kuti awone kuchuluka kwa kufunika kwake. Kusanthula kwa ROC kunachitika mu Microsoft Excel pogwiritsa ntchito pulogalamu ya Bell Curve for Excel (mtundu 3.21).
Kuti muwone kusiyana kwa malo mu mawonekedwe a cranial, ma scatterplot adapangidwa pogwiritsa ntchito ma PC scores omwe amasiyanitsa bwino magulu ndi mayunitsi akuluakulu a malo. Kuti mutanthauzira zigawo zazikulu, gwiritsani ntchito mapu amitundu kuti muwone ma vertices a chitsanzo omwe amagwirizana kwambiri ndi zigawo zazikulu. Kuphatikiza apo, maimidwe enieni a malekezero a zigawo zazikulu zomwe zili pa ±3 standard deviations (SD) ya zigawo zazikulu zidawerengedwa ndikuperekedwa mu kanema wowonjezera.
Kuyeza kwa allometry kunagwiritsidwa ntchito kudziwa ubale pakati pa mawonekedwe a chigaza ndi kukula kwa zinthu zomwe zayesedwa mu kusanthula kwa PCA. Kusanthulaku ndikovomerezeka pazigawo zazikulu zomwe zili ndi zopereka >1%. Choletsa chimodzi cha PCA iyi ndichakuti zigawo za mawonekedwe sizingasonyeze mawonekedwe payokha chifukwa seti ya deta yosasinthika sichotsa zinthu zonse zozungulira. Kuphatikiza pa kugwiritsa ntchito ma seti a deta osasinthika, tinasanthulanso momwe zinthu zilili pogwiritsa ntchito ma seti a PC fraction pogwiritsa ntchito deta ya kukula kwa centroid yokhazikika yomwe imagwiritsidwa ntchito ku zigawo zazikulu zomwe zili ndi zopereka >1%.
Mayendedwe a Allometric adayesedwa pogwiritsa ntchito equation Y = aXb 85 pomwe Y ndiye mawonekedwe kapena gawo la gawo la mawonekedwe, X ndiye kukula kwa centroid (Supplementary Table S2), a ndi mtengo wosasintha, ndipo b ndiye coefficient ya allometric. Njirayi imayambitsa maphunziro a kukula kwa allometric mu geometric morphometry78,86. Kusintha kwa logarithmic kwa fomula iyi ndi: log Y = b × log X + log a. Kusanthula kwa regression pogwiritsa ntchito njira ya least squares kunagwiritsidwa ntchito kuwerengera a ndi b. Pamene Y (centroid size) ndi X (PC scores) zasinthidwa logarithmic, mitengo iyi iyenera kukhala yabwino; komabe, seti ya ziwerengero za X ili ndi mitengo yoyipa. Monga yankho, tinawonjezera rounding ku mtengo wokwanira wa gawo laling'ono kwambiri kuphatikiza 1 pa gawo lililonse mu gawo lililonse ndikugwiritsa ntchito kusintha kwa logarithmic ku magawo onse abwino osinthidwa. Kufunika kwa allometric coefficients kunayesedwa pogwiritsa ntchito mayeso a t a Student's two-tailed. Mawerengedwe awa a ziwerengero kuti ayesere kukula kwa allometric adachitika pogwiritsa ntchito Bell Curves mu pulogalamu ya Excel (version 3.21).
Wolpoff, MH Zotsatira za nyengo pamphuno za mafupa. Inde. J. Phys. Humanity. 29, 405–423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Mawonekedwe a mutu ndi kupsinjika kwa nyengo. Inde. J. Phys. Humanity. 37, 85–92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Nthawi yotumizira: Epulo-02-2024