Human Palaeontology and Prehistory (Palaeoanthropology)Inner structural organization of the distal humerus in Paranthropus and HomoOrganisation de la structure interne de l'humérus distal chez Paranthropus et Homo

The taxonomic attribution of isolated hominin distal humeri has been a matter of uncertainty and disagreement notwithstanding their relative abundance in the fossil record. Four taxonomically-based morphotypes, respectively representing P. boisei, P. robustus, non-erectus early Homo and H. erectus, have been identified based on the cross-sectional outer shape variation of an assemblage of Plio-Pleistocene eastern and southern African specimens (Lague, 2015). However, the existence of possible differences between Paranthropus and Homo in the inner structural organisation at this skeletal site remains unexplored. We used noninvasive imaging techniques to tentatively characterize the endostructural organization 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 attributed to Paranthropus or Homo. While the investigated specimens reveal diverse degrees of inner preservation related to their taphonomic and diagenetic history, in all but SK 24600 from Swartkrans we could comparatively assess some geometric properties at the most distal cross-sectional level (%CA, Ix/Iy, Imax/Imin) and quantify cortical bone thickness topographic variation across the preserved shaft portions by means of a 2-3D Relative Cortical Thickness index. Whenever possible, we also provided details about the site-specific organization of the cancellous network and measured the same parameters in a comparative sample of twelve 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 second endostructural morphotype sets apart the robust Homo aff. erectus Gombore IB specimen from Melka Kunture, which more closely resembles the condition displayed by our comparative human sample. Notably, marked differences in the amount and pattern of proximodistal cortical bone distribution have been detected between Gombore IB and SKX 34805 from Swartkrans. Given its discordant outer and inner signatures, we conclude that the taxonomic status of SKX 34805 deserves further investigations.

RésuméMalgré leur abondance relative dans le registre fossile, l'attribution taxinomique d'huméri distaux isolés d'hominines a souvent été sujet d'incertitudes et de désaccords. Sur la base de variations de la morphologie externe de sections transversales d'un ensemble de spécimens du Plio-Pléistocène d'Afrique orientale et méridionale, quatre morphotypes, représentant respectivement P. boisei, P. robustus, premier Homo non-erectus et H. erectus, ont été récemment identifiés (Lague, 2015). Cependant, l'existence de possibles différences entre Paranthropus et Homo dans l'organisation de la structure interne de ce site squelettique reste inconnue. Nous avons utilisé des techniques d'imagerie non invasives pour caractériser l'organisation endostructurale de cinq huméri distaux d'Afrique du Sud (TM 1517g, SK 24600, SKX 10924 et SKX 34805) et d'Éthiopie (Gombore IB), qui ont été variablement attribués, soit à Paranthropus, soit à Homo. Même si les spécimens étudiés révèlent des variations dans leur préservation dues à leur histoire taphonomique et diagénétique, à l'exception de SK 24600 provenant de Swartkrans, nous avons pu analyser comparativement des paramètres de géométrie de section au niveau de la coupe transversale la plus distale de la diaphyse (%CA, Ix/Iy, Imax/Imin) et quantifier les variations topographiques d'épaisseur du tissu cortical le long de la portion diaphysaire préservée à 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 échantillon comparatif composé de douze humains actuels adultes. Pour la plupart des caractères, nos résultats indiquent deux patrons principaux : le premier réunit les spécimens TM 1517g, SKX 10924 et SKX 34805, tandis que le second morphotype endostructural distingue le spécimen robuste Homo aff. erectus de Melka Kunture, Gombore IB, qui se rapproche de la condition de l'échantillon comparatif humain. En particulier, des différences marquées dans la quantité et le patron de distribution proximo-distale de l'os cortical ont été détectées entre Gombore IB et SKX 34805 de Swartkrans. Compte tenu d'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'autres analyses.