PNAS揭谜：想当年，我们的“宽肩膀”是如何穿越母亲的“窄产道”？

在过去的三百万年中，人脑增加了大约三倍，遥遥领先于其他物种，成为动物界已知的“最强大脑”。好马配好鞍，大脑配大脑袋。所以，人类一直是一个高级的大头动物。

不仅如此，与近亲们的“溜肩膀”和“端肩膀”相比，人类的肩膀还要更加宽阔挺拔。虽然宽肩膀有助于在直立行走时保持稳定、在狩猎时将长矛投掷得更远，甚至有助于大口呼吸；但凡事都具有两面性，同样，宽肩膀也存在一个要命的缺点。

在人类的分娩过程中，由于胎儿头部和肩部比母体产道的尺寸大，因此容易发生肩难产，即胎儿肩部在产道中发生了梗阻（见下图）。

在当代社会中，肩难产的发生频率随着新生儿体重的增加而直线上升，有时还会引起严重的并发症，在最坏的情况下，还可能导致胎儿与母亲双双死亡的悲剧。

那么当初，我们的“宽肩膀”是如何顺利通过“窄产道”的呢？

近日，发表在《美国国家科学院院刊（PNAS）》上的一项新研究中，来自日本京都大学领导的国际研究团队发现了人类锁骨进化出独一无二的生长模式缓解了"宽肩膀"与"窄产道"的相容问题。

此前的研究已经证明，在面对生产困难，人类母体和胎儿两方面都有不同的缓解方式，如激素影响了母体特有的骨盆形态，以及围产期胎儿头部显示出的各种发育特征，这些都与改善生产过程有关。

那么，人类的宽肩膀又是如何“配合”生产的呢？

众所周知，肩部的宽度受到锁骨长度的限制，但锁骨与生产相关的发育轨迹至今仍是未知的。

在这项新研究中，研究人员通过追踪人类、黑猩猩和日本猕猴从胎儿到成年阶段的肩膀发育轨迹来探索了这个问题。

他们分析了81个人类、64只黑猩猩和31只日本猕猴（Macaca fuscata）的全身标本计算机断层扫描（CT）扫描结果，并测量了标本头骨、肩膀、上臂、骨盆、大腿和脊柱中各种骨骼的长度。

标本中约有一半是处于不同发育阶段的胎儿，其他则是幼体和成年个体。

研究人员表示，一般来说，脊柱的生长不受生产限制的影响，所以它可以作为比较其他骨骼生长速度的良好基础。

研究人员证实，这三个物种的头骨生长速度在出生前都开始减缓；而手臂和骨盆等其他骨骼在子宫中生长稳定，但在出生后加快了生长速度。

至于锁骨，人类则遵循了一种独特的发育轨迹：在胎儿出生前两个月左右生长放缓，然后在出生后的5年间加速生长以进行补偿。这就形成了所谓的“生长抑制”，与肩部在分娩时需要穿过骨盆的时间完全吻合。

研究人员表示，人类的肩部发育模式在任何情况下都不能用一般灵长类动物的发育模式来解释，它可能代表了一种独有的发育特征，使生产时的胎儿肩部保持与头部尺寸相同的宽度。

与人类相比，黑猩猩和日本猕猴都没有表现出围产期肩部生长抑制：从出生前到出生后，黑猩猩的锁骨生长速度相当稳定；而日本猕猴的锁骨在出生前生长稳定，出生后则走向了下坡路。

红色为人类的锁骨生长轨迹；橙色为黑猩猩；蓝色为猕猴

总之，这项研究结果首次将人类 "宽肩膀 "与 "窄产道 "这两个不相容的特征结合了起来，揭示出人类的肩部发育模式——产前负生长和产后的加速"追赶"阶段有效地重建了骨盆、肩部和肢体之间的关联性，以及骨骼尺寸之间的相关性。这在成人中是可以观察到的。该研究表明，在人类进化过程中，不仅是头部，肩部也“修改”了发育模式，以补偿生产时的限制。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2114935119