基于距骨和跟骨三维形态重建的早期灵长类运动行为演化研究

为解决早期灵长类运动行为演化机制的关键问题，研究人员通过936例现生与灭绝灵长类的距骨(astragalus)和跟骨(calcaneus)三维几何形态测量分析，结合PLS回归模型重建了37个古近纪类群的 locomotion repertoire。研究发现早期真灵长类(euprimates)具有显著跳跃适应性，证实了"抓握-跳跃"(grasp-leaping)假说，为灵长类起源的生态驱动理论提供了骨骼功能学证据。

　　

在探索灵长类起源的奥秘时，科学家们始终被一个关键问题困扰：这些树栖哺乳动物独特的运动能力是如何演化而来的？传统观点认为，早期灵长类为适应细枝环境而发展出抓握能力，但对其运动行为的细节仍存在争议。更复杂的是，与现生灵长类关系密切的更猴类(plesiadapiforms)化石显示完全不同的运动模式，这两大类群间的演化过渡机制亟待阐明。

为解开这个演化谜题，研究人员采用创新的三维高密度滑动半标记点几何形态测量法(3D high-density sliding semilandmark geometric morphometrics)，对936例现生灵长类及其近亲的距骨和跟骨标本进行量化分析，并首次将部分最小二乘回归(PLS regression)应用于古灵长类运动行为重建。通过建立骨骼形态与五种运动行为(四足行走Q、攀爬C、跳跃L、悬吊S、爪握爬行CC)的定量关系，成功重建了37个古近纪类群的运动模式。

关键技术包括：1) 使用MorphoSource和MorphoMuseM数据库的3D骨骼模型；2) 对距骨和跟骨分别设置25/20个解剖学标记点及数百个滑动半标记点；3) 结合系统发育主成分分析(phylogenetic PCA)和贝叶斯速率模型评估演化速率；4) 采用留一法交叉验证确保预测准确性。

研究结果揭示：

1. 功能形态学关联：距骨滑车楔形度(trochlear wedging)和跟骨远端伸长(distal calcaneal elongation)与跳跃行为显著相关，而宽大的关节面与悬吊行为相关。

2. 更猴类运动模式：以悬吊和四足运动为主(如辛普森食果猴Carpolestes simpsoni悬吊占比达32%)，缺乏真灵长类的跳跃适应特征。

3. 真灵长类分化：始真灵长类(last common ancestor of euprimates)已表现出中等跳跃能力(22-32%)，但不及特化垂直攀跳(VCL)物种。

4. 趋同演化案例：兔猴科(adapiforms)中锚猴(Anchomomys)和迪贝尔猴(Djebelemur)独立演化出类似鼠狐猴的跳跃能力(跳跃占比58%)，而傍猴(Caenopithecus)则趋同于懒猴的悬吊模式。

5. 人类演化意义：早期类人猿(anthropoids)如始镜猴(Eosimias)保留祖征，而非洲-阿拉伯古猿(如原上猿Proteopithecus)已发展出现生类人猿的典型四足运动模式。

这项研究首次系统量化了灵长类运动行为的演化轨迹，证实了从更猴类到真灵长类的运动模式转变涉及跳跃能力的显著提升。特别重要的是，发现细枝适应(如食果猴的悬吊行为)早于典型灵长类跳跃特征的出现，支持了"终端取食假说"(terminal branch feeding hypothesis)的合理性。通过揭示距骨和跟骨形态的功能信号，该研究为理解灵长类起源提供了新的形态功能学框架，相关方法学创新也为古哺乳动物行为生态研究树立了新标准。论文发表在《Journal of Human Evolution》上，为灵长类运动演化研究开辟了定量分析的新途径。