是什么使我们成为人类?关键在于臀部

【字体: 时间:2022年09月29日 来源:哈佛大学

  

Pelvis          

骨盆的弯曲和盆状形状是人类独有的。

 

新的研究表明,骨盆是如何进化成直立行走的,从而使后代的大脑更大

如果进化生物学家Terence D. Capellini要对使我们成为最典型的人类的身体部位进行排名,盆骨应该排在最前面。

毕竟,它的设计使人类有可能用两条腿直立行走(不像我们的灵长类表亲),也使母亲们有可能生下头部足够大的婴儿,以容纳巨大的大脑。在解剖学层面上,人们对骨盆已经有了很好的了解,但关于它在发育中的胎儿中是如何以及何时成型的,我们却知之甚少。

Capellini实验室的一项新研究正在改变这种情况。这项发表在《Science Advances》杂志上的研究显示了骨盆形成的发育点,并确定了协调这一过程的基因和遗传序列。这项工作可能有一天有助于阐明两足动物的遗传起源,并为髋关节疾病的治疗或预测打开大门,如髋关节发育不良和髋关节骨关节炎。

“这篇论文真正关注的是所有人类共有的东西,也就是骨盆的这些变化,使我们能够用两条腿走路,并使我们能生下一个大的胎儿头,”人类进化生物学系新任终身教授、该研究的资深作者Capellini说。

研究表明,这些特征中有许多是在怀孕6到8周左右形成的。这包括人类独有的关键骨盆特征,如弯曲和盆状的形状。在这一点上,骨骼仍然是软骨,所以它们可以很容易地弯曲、旋转、扩展和生长。

研究人员还发现,当身体的其他软骨开始变成骨头时,这个正在发育的骨盆部分的软骨保持的时间更长,从而有时间形成其独特的形状。

Science Advances说:“似乎发生了一种停滞,这种停滞使软骨仍然生长,这是非常有趣和令人惊讶的发现。我称之为保护区。”

研究人员进行了RNA测序,以显示该区域的哪些基因触发了骨盆的形成和延缓骨化。他们发现,在6到8周的时间里,有数百个基因会被打开或关闭,从而形成骨盆中的髂骨。髂骨是髋关节最大最上面的骨头,具有叶片状结构,弯曲并旋转成盆状,以支持用两条腿走路。

与黑猩猩和大猩猩相比,我们的骨盆刀片更短更宽的方向使人类可以直立行走和保持平衡,而不必将重心向前转移,并使用指关节来保持稳定和平衡。它还有助于增加产道的大小。

研究人员通过比较人类、黑猩猩和大猩猩数百个骨骼样本的这些差异开始了这项研究。这些比较显示了自然选择对人类骨盆,尤其是髂骨的惊人影响。

为了观察何时形成产道的髂骨和骨盆成分开始成形,研究人员在显微镜下检查了4到12周大的胚胎,并得到了合法终止妊娠者的同意。然后,研究人员将发育中的人类骨盆样本与小鼠模型进行比较,以确定触发形成的开关。

这项工作由Mariel Young领导,她曾是Capellini实验室的研究生研究员,于2021年完成了博士学位。这项研究是Capellini的实验室与美国和世界其他11个实验室的合作。最终,该小组希望看到这些变化对常见髋关节疾病意味着什么。

Capellini说:“用两条腿走路会影响我们的骨盆形状,进而影响我们以后患病的风险。我们想要揭示这一机制。为什么对骨盆的选择会影响我们后来的髋关节疾病风险,比如骨关节炎或发育不良?在分子水平上建立这些联系至关重要。”

     

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