为什么人类直立行走？而大猩猩没有进化成直立行走？生物学家揭秘

与黑猩猩和大猩猩相比，我们的骨盆叶片的更短和更宽的重新定位使人类更容易行走或平衡。

一项新的研究展示了骨盆如何进化为直立行走。

如果进化生物学家特伦斯·卡佩里尼（Terence D. Capellini）对定义我们作为人类的身体部位进行排名，那么骨盆将朝向顶部。

毕竟，由于它的设计，人类可以用两条腿直立行走（不像我们的灵长类表亲），母亲可以生下长着巨大的头（因此大脑很大）的孩子。骨盆在解剖学上是很好的理解，但是当涉及到这个非常基本的结构在整个发育过程中如何以及何时形成时，我们的理解开始动摇。

由于卡佩里尼团队最近的研究，这种情况正在发生变化。该研究发表在《科学进展》杂志上，展示了骨盆在怀孕期间何时形成，并确定了驱动这一过程的基因和基因序列。这项研究可能有一天能深入了解两足动物的遗传起源，并为髋关节疾病（如髋关节发育不良和髋关节骨关节炎）的治疗或预测因素的发展铺平道路。

“这篇论文真正关注的是所有人类的共同之处，即骨盆的这些变化，这些变化使我们能够用两条腿走路，并允许我们生出一个大的胎儿头部，”哈佛大学人类进化生物学系新任教授，该研究的资深作者Capellini说。

研究表明，人类行走和分娩所必需的许多特征在怀孕期间形成6至8周左右。这包括人类独有的骨盆关键特征，如其弯曲和盆地状的形状。形成发生在骨骼仍然是软骨时，因此它们可以很容易地弯曲，旋转，扩展和生长。

研究人员还发现，当体内其他软骨开始转化为骨骼时，发育中的骨盆区域在更长的时间内仍保持软骨状态，使其能够正常成熟。

“似乎发生了失速，这种失速使软骨仍然生长，这非常有趣，令人惊讶，”Capellini说。“我称之为保护区。

研究人员使用RNA测序来确定该地区的哪些基因正在主动触发骨盆形成并减缓骨化，这通常会将较软的软骨转化为硬骨。他们发现了数百个基因，这些基因在6到8周的时间内打开或关闭，以形成骨盆中的髂骨，髂骨是髋关节最大和最上面的骨头，具有叶片状结构，弯曲并旋转成一个盆地，以支持两条腿走路。

与黑猩猩和大猩猩相比，我们的骨盆叶片更短更宽的重新定位使得人类不必将体重向前移动，而是使用我们的指关节更舒适地行走或平衡。它还有助于增加产道的大小。另一方面，猿类的产道要窄得多，髂骨更细长。

研究人员通过比较数百个人类，黑猩猩和大猩猩的骨骼样本中的这些差异来开始这项研究。这些比较表明了自然选择对人类骨盆，特别是髂骨的惊人影响。

为了观察形成产道的髂骨和盆腔元素何时开始成形，研究人员在合法终止妊娠的人的同意下，在显微镜下检查了4至12周大的胚胎。然后，研究人员将来自发育中的人类骨盆的样本与小鼠模型进行了比较，以确定触发形成的开关。

这项工作由玛丽埃尔·杨（Mariel Young）领导，她是卡佩里尼实验室的前研究生研究员，于2021年毕业，获得博士学位。这项研究是卡佩里尼实验室与美国和世界各地的其他11个实验室之间的合作。最终，该小组希望了解这些变化对常见髋关节疾病意味着什么。

“用两条腿走路会影响我们的骨盆形状，这会影响我们以后的疾病风险，”卡佩里尼说。“我们想揭示这种机制。为什么骨盆上的选择会影响我们髋关节的后期疾病风险，如骨关节炎或异型增生？在分子水平上建立这些联系将是至关重要的。