Inner structural organization of the distal humerus in Paranthropus and Homo

Abstract

The taxonomic attribution of isolated hominin distal humeri has been a matter of uncer-tainty and disagreement notwithstanding their relative abundance in the fossil record. Fourtaxonomically-based morphotypes, respectively representing P. boisei, P. robustus, non-erectus early Homo and H. erectus, have been identified based on the cross-sectional outershape variation of an assemblage of Plio-Pleistocene eastern and southern African speci-mens (Lague, 2015). However, the existence of possible differences between Paranthropusand Homo in the inner structural organisation at this skeletal site remains unexplored. Weused noninvasive imaging techniques to tentatively characterize the endostructural orga-nization of five early Pleistocene distal humeri from South Africa (TM 1517g, SK 24600,SKX 10924, SKX 34805) and Ethiopia (Gombore IB), which have been variably attributedto Paranthropus or Homo. While the investigated specimens reveal diverse degrees of innerpreservation related to their taphonomic and diagenetic history, in all but SK 24600 fromSwartkrans we could comparatively assess some geometric properties at the most distalcross-sectional level (%CA, Ix/Iy, Imax/Imin) and quantify cortical bone thickness topographicvariation across the preserved shaft portions by means of a 2-3D Relative Cortical Thicknessindex. Whenever possible, we also provided details about the site-specific organization ofthe cancellous network and measured the same parameters in a comparative sample oftwelve adult extant humans. For most features, our results indicate two main patterns:the first includes the specimens TM 1517g, SKX 10924 and SKX 34805, while the secondendostructural morphotype sets apart the robust Homo aff. erectus Gombore IB speci-men from Melka Kunture, which more closely resembles the condition displayed by our comparative human sample. Notably, marked differences in the amount and pattern ofproximodistal cortical bone distribution have been detected between Gombore IB and SKX34805 from Swartkrans. Given its discordant outer and inner signatures, we conclude thatthe taxonomic status of SKX 34805 deserves further investigations.

éMalgré leur abondance relative dans le registre fossile, l’attribution taxinomique d’huméridistaux isolés d’hominines a souvent été sujet d’incertitudes et de désaccords. Sur labase de variations de la morphologie externe de sections transversales d’un ensemblede spécimens du Plio-Pléistocène d’Afrique orientale et méridionale, quatre morpho-types, représentant respectivement P. boisei, P. robustus, premier Homo non-erectus etH. erectus, ont été récemment identifiés (Lague, 2015). Cependant, l’existence de possi-bles différences entre Paranthropus et Homo dans l’organisation de la structure internede ce site squelettique reste inconnue. Nous avons utilisé des techniques d’imagerie noninvasives pour caractériser l’organisation endostructurale de cinq huméri distaux d’Afriquedu Sud (TM 1517g, SK 24600, SKX 10924 et SKX 34805) et d’Éthiopie (Gombore IB), quiont été variablement attribués, soit à Paranthropus, soit à Homo. Même si les spécimensétudiés révèlent des variations dans leur préservation dues à leur histoire taphonomiqueet diagénétique, à l’exception de SK 24600 provenant de Swartkrans, nous avons pu anal-yser comparativement des paramètres de géométrie de section au niveau de la coupetransversale la plus distale de la diaphyse (%CA, Ix/Iy, Imax/Imin) et quantifier les variationstopographiques d’épaisseur du tissu cortical le long de la portion diaphysaire préservéeà l’aide d’indices 2–3D. Nous avons aussi apporté des précisions sur l’organisation site-spécifique du réseau trabéculaire et mesuré les mêmes variables dans un échantilloncomparatif composé de douze humains actuels adultes. Pour la plupart des caractères,nos résultats indiquent deux patrons principaux : le premier réunit les spécimens TM1517g, SKX 10924 et SKX 34805, tandis que le second morphotype endostructural dis-tingue le spécimen robuste Homo aff. erectus de Melka Kunture, Gombore IB, qui serapproche de la condition de l’échantillon comparatif humain. En particulier, des dif-férences marquées dans la quantité et le patron de distribution proximo-distale de l’oscortical ont été détectées entre Gombore IB et SKX 34805 de Swartkrans. Compte tenud’un certain dégrée d’hétérogénéité entre la morphologie externe et la signature morpho-structurale interne, nous concluons que le statut taxonomique de SKX 34805 mérite d’autresanalyses.