上海
直立行走是人类演化的标志性特征，数百万年前我们的灵长类祖先离开树木，迈向双足行走的新生活。而在身体结构中，骨盆则是支撑直立行走的“基石”。我们祖先的骨盆在演化过程中经过了怎样的关键性改造，最终转变为适应双足行走的独特形态？今日，《自然》期刊刚刚上线的一项研究解答了这个长期悬而未决的演化问题，为理解人类起源提供了新的视角。
骨盆在人体中扮演着至关重要的角色。髂骨是骨盆中最大的一块外展骨骼，构成髋骨的后上部。在黑猩猩、大猩猩等非人灵长类近亲中，骨盆的髂骨呈高而窄的片状结构，从侧面看像两块薄刀片，适合攀爬与悬挂。而人类的髂骨旋转到了身体两侧，形成了宽阔的碗状结构，这样的结构不仅为行走和奔跑中的重心转移提供平衡，还能在怀孕时支撑起胎儿。
尽管科学家们早已注意到人类骨盆的独特性，但其中的演化机制一直是个谜。哈佛大学演化生物学家Terence Capellini教授就指出，人类骨盆的改造涉及发育机制的根本性转变，这种转变在其他灵长类中未曾出现。在这项最新研究中，Capellini教授主导的团队系统解析了骨盆发育的解剖学、分子和基因调控机制。他们利用100多份来自博物馆的人类及其他灵长类胚胎样本，结合计算机断层扫描和组织学分析，找到了人类骨盆发育的两次独特“改造”。
第一次出现在妊娠7周左右，此时胚胎发育尚处于早期，人类和非人灵长类的髂骨软骨均沿头尾轴方向生长。但髂骨是个特例。在胚胎大约53天时，髂骨生长板的方向发生了90度的剧烈旋转，转而与脊柱垂直。这样的翻转导致髂骨从“高而窄”变为“短而宽”，构成了碗状结构的基础。
第二次关键改造则是发生在妊娠的24周左右。大多数骨骼会从中央逐渐骨化，软骨细胞硬化形成骨骼。但在人类髂骨中，骨化过程与其他灵长类有着明显差异：其骨化仅从边缘开始，中心区域长期保持软骨状态。与黑猩猩等相比，这一“延迟骨化”过程额外争取到了16周的时间，使得骨盆在胎儿发育期间能够持续调整形状，最终优化为更适合直立行走的结构。
▲灵长类动物髂骨发育过程中的骨化比较（图片来源：参考资料[1]）
正是这两次改变，使人类的骨盆的功能走上了与其他灵长类截然不同的道路。
在这些形态变化背后，有哪些分子机制在发挥作用？为了找出答案，研究团队应用空间转录组学等技术对相关基因的活性进行了分析。他们发现了超过300个与骨盆发育相关的基因，其中
SOX9
PTH1R
RUNX2发挥了核心作用：SOX9PTH1R主要控制生长板的旋转，如果发生突变，会导致骨盆过于狭窄，可能导致弯肢发育不全等疾病；而RUNX2则影响骨化时间的延迟
RUNX2的调控失常同样会导致骨骼畸形。这些发现不仅解释了人类骨盆独特的形成机制，也为理解相关先天性疾病提供了新线索。
▲人类髂骨生长板的遗传结构（图片来源：参考资料[1]）
下一个问题是，在人类祖先的演化历史中，这些转变的时间线是怎样的？
研究团队推测，生长板的旋转可能发生在500万至800万年前，即人类祖先与非洲猿类分化的时期。已知最古老的骨盆化石来自440万年前的地猿（
Ardipithecus），其骨盆结构已显示出类似人类的特征（如短而宽的髂骨），表明地猿兼具攀爬与直立行走的能力。而著名的320万年前的“露西”南方古猿则进一步展现了双足行走的适应性特征，其髂骨侧展更明显，能够为双足步态提供支撑。
对于骨化延迟，研究团队的推测是，该过程可能发生在约200万年前的直立人（Homo erectus）时期。这一时期的人类已擅长双足行走和奔跑，对骨盆的稳定性和支撑效率提出了更高要求。
长期以来，人类骨盆的形态被认为是一种演化妥协：狭窄的骨盆有利于高效行走，而宽阔的骨盆则有助于分娩。现在，Capellini教授团队在最新研究中提出了另一种可能性：骨盆的改造可能实际上缓解了分娩压力，而非加剧压力。研究团队认为生长板的旋转可能略微拓宽了产道，为后来脑容量的增大提供了条件。
综上，这项研究通过多学科的整合，揭示了人类骨盆演化的发育和遗传机制。这项研究不仅解答了人类如何双足行走这一核心问题，还为理解人类演化的独特路径提供了新的框架。正如Capellini教授所言：“从那时起，所有化石人科的骨盆生长方式都与此前的灵长类截然不同。我们需要以人类和古人类的生长模式，而非黑猩猩和其他灵长类的模式，来重新解读后来的大脑扩容事件。”
参考资料：
[1] Senevirathne, G., Fernandopulle, S.C., Richard, D. et al. The evolution of hominin bipedalism in two steps. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09399-9
[2] Two big steps toward the evolution of bipedality. Retrieved on Aug 28th, 2025 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1095736
[3] How humans became upright: key changes to our pelvis found. Retrieved on Aug 28th, 2025 from
https://www.nature.com/articles/d41586-025-02734-0
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