灵长类中鞍背孔（新命名）的进化信号与发育研究

《Journal of Morphology》：Evolutionary Signal and Development of the Foramen Dorsum Sellae (Nov.) Across Primates

　　

蝶鞍（sella turcica）是哺乳动物颅骨中蝶骨（sphenoid bone）内的一处小凹陷，在灵长类中表现出显著的形态变异，包括偶见副孔（accessory openings）的存在。研究人员调查了蝶鞍后壁内一处此类孔道，该孔道在人类和其他灵长类中曾被不同地描述过。研究人员对114例人类和30个属共1468例非人灵长类标本进行了孔道存在性的评分，检验了其系统发育信号，进行了人类和猕猴的解剖，并通过新生及幼年狒狒追踪了其发育起始时间。该孔道在12%的人类和33%的非人灵长类中存在，在长臂猿科（hylobatids）中出现频率最高（77%），其次为非人大型猿类（59%），在狐猴型猴亚目（strepsirrhines）中最低（4%），揭示了显著的系统发育信号（p < 0.001）。系统发育广义最小二乘法（phylogenetic generalized least squares, PGLS）显示，孔道存在性与颅底角（cranial base angle, CBA）——一种颅骨屈曲的度量——之间存在强信号关联。孔道存在率较低的属更可能具有较大的颅底角（Pagel's λ = 0.891），尽管这一信号很大程度上由人属（Homo）驱动。解剖和发育组织学均未揭示孔道内的神经血管结构。然而，一例胎儿和一例新生狒狒显示，神经垂体（neurohypophysis）对鞍区存在空间限制，这可能压迫蝶鞍并延迟或阻止局部软骨内成骨（endochondral ossification）。研究人员建议将鞍背孔正式命名，并认为其形成与鞍背骨化及重塑的发育变异有关。

**《灵长类中鞍背孔（新命名）的进化信号与发育研究》论文解读**

**一、研究背景与科学问题**

哺乳动物颅底的中颅窝（middle cranial fossa）是一个解剖结构高度复杂的区域，富含脑神经和静脉网络，其核心结构——蝶鞍（sella turcica）——位于蝶骨（sphenoid bone）中心，容纳垂体（pituitary gland）。蝶鞍前界为鞍结节（tuberculum sellae, TS），后界为鞍背（dorsum sellae, DS），后者为一块薄骨板，与后颅窝的斜坡（clivus）相延续，并包括两个后床突，为小脑幕提供附着点。

蝶鞍的形态在哺乳动物及灵长类内部存在广泛变异，反映了鞍背形态、颅底大小、形状及出生后生长轨迹的差异。在这种变异中，鞍背中线上偶尔可观察到穿孔，在人类及部分灵长类（如猴科和人科）中已有零星文献记载。然而，这一结构从未被系统命名或进行全面的比较生物学研究，其存在频率、系统发育分布、神经血管关联以及发育起源均不清楚。此外，颅底角（cranial base angle, CBA）——衡量颅骨屈曲程度的重要指标——与鞍背孔形成之间的关系也尚未被探讨。鉴于此，研究人员正式将该穿孔命名为“鞍背孔（foramen dorsum sellae）”，并系统研究了其在整个灵长目中的存在情况、系统发育信号、空间关联及发育起源。该研究发表于《Journal of Morphology》。

**二、主要技术方法**

该研究综合运用了多种方法：首先，对114例人类和1468例非人灵长类颅骨标本（涵盖30个属）进行了宏观形态学评分，标本来源包括美国多所学术机构及MorphoSource微CT扫描数据库；其次，利用已发表的属级平均CBA数据，通过普通最小二乘法（OLS）和系统发育广义最小二乘法（PGLS）分析孔道存在性与颅底屈曲度的关系，并采用Blomberg's K和Pagel's λ检验系统发育信号；第三，对46例人类捐献遗体和3只成年猕猴（Macaca mulatta）进行了大体解剖，探索孔道与周围神经血管结构的关系；第四，利用微CT（μCT）扫描和碘基对比增强CT（diceCT）技术对9只新生及胎儿狒狒（Papio sp.）进行发育阶段观察，并结合组织学切片（Gomori三色和HE染色）分析鞍背骨化过程；最后，补充了22只未成年及亚成年猩猩（Pongo）的颅骨调查以追踪发育期间的孔道出现时间。

**三、研究结果**

**3.1 鞍背孔在灵长类中的分布频率**

共1582例灵长类颅骨被评分，鞍背孔在整个灵长目中的总体出现率为31.61%。人类样本中出现率为12.28%，非人大型及小型猿类为64.2%，猴鼻猴类（catarrhine monkeys）为35.8%，阔鼻猴类（platyrrhine monkeys）为16.6%，狐猴型猴亚目（strepsirrhines）仅为0.04%。长臂猿科（Hylobatidae）出现率最高，达76.92%，其中合趾猿属（Symphalangus）高达93.75%；人科（Hominidae）中，排除人类后非人成员出现率为59.23%；阔鼻猴中，狨科（Callitrichidae）出现率最高（27.97%）；狐猴型猴亚目中，仅96例狐猴标本中的4例存在孔道（4.17%）。仅有两个属未观察到孔道：绒毛猴属（Lagothrix）和冕狐猴属（Propithecus）。几乎所有存在孔道的颅骨中，孔道均位于鞍背骨板的中央区域。

**3.2 系统发育分析**

鞍背孔的存在性表现出显著的系统发育信号（Blomberg's K = 0.69，p < 0.001），表明该特征并非随机分布于灵长类中，但K值小于1提示其进化模式比布朗运动（Brownian motion）模型预期的更具随机性。OLS回归显示，在所有属中，CBA与孔道存在率呈显著负相关（β = ?0.006539，R2 = 0.1035，p = 0.043），排除人类后这一关系显著增强（β = ?0.014354，R2 = 0.341，p < 0.001）。PGLS分析表明，包含人类时存在强烈的系统发育信号（Pagel's λ = 0.891），即较大的CBA与较低的孔道出现率相关联；但排除人类后，该信号显著减弱（λ = 0.315），表明这一关联很大程度上由人类独特的颅底高度屈曲所驱动。

**3.3 解剖结果**

在46例解剖的人类供体中，11例存在鞍背孔；3只猕猴中2例存在。所有存在孔道的标本均未发现任何神经血管结构穿过或邻近该孔道。在一只猕猴中，孔道被一薄层软骨覆盖，可被钝头探针轻易穿透。解剖还显示，从基底静脉丛（basilar plexus）向前延伸的血管均未朝向鞍背中央骨板分布。

**3.4 发育探索**

在狒狒胎儿和新生儿的组织学样本中，鞍背背侧表面在胎儿期和围产期均保持软骨状态。中胎儿期，基蝶骨（basisphenoid, BS）腹侧已骨化，而背后侧仍保留软骨基质，仅开始发生软骨内成骨；晚胎儿期仍可发现软骨基质残余；出生时鞍背和基蝶骨背侧表面仍为软骨，但蝶枕联合（spheno-occipital synchondrosis, SOS）与鞍背区域的软骨已被血管通道穿透。在一只约1岁的狒狒中，鞍背大部分已骨化，但中央区域仍存在不完全的孔道。对发育期猩猩的调查显示，在鞍背已完整的11只个体中，10只存在孔道，最早出现孔的个体约5岁（第一磨牙已萌出、第二磨牙未萌出）。

**四、讨论与结论**

**讨论：** 解剖和发育数据均不支持鞍背孔作为神经血管通道的功能假说（假说1），因为未发现任何相关血管或神经穿过该孔道，且基底静脉丛未向鞍背中央延伸。空间关系分析显示，虽然CBA与孔道存在率相关，但这一关联主要由人类驱动，且合趾猿和绿猴（Chlorocebus）这两个亲缘关系远、但均具有高孔道出现率的属，表明颅骨内部空间排列对孔道形成的作用有限。研究人员提出鞍背孔可能通过以下一种或多种发育途径形成（假说2）：（1）子宫内神经垂体（neurohypophysis）对鞍背前缘软骨的挤压造成局部骨化中断；（2）无软组织挤压情况下的局部软骨内成骨失败；（3）骨板骨化过早停止导致软骨残留。一岁狒狒鞍背孔不规则骨缘支持软骨栓（cartilage plug）参与孔道形成的解释。研究还注意到鞍背孔与持续性颅咽管（craniopharyngeal canal）的报告频率存在对应关系，提示两者可能共享类似的发育过程或异常。

**结论：** 该研究正式命名了鞍背孔（foramen dorsum sellae），并系统揭示了其在灵长目中的广泛分布和显著的系统发育信号。该孔道最可能起源于鞍背骨化过程中的发育变异——即软骨内成骨局部失败或延迟，而非作为神经血管通道的功能结构。颅底屈曲度（CBA）与孔道出现率存在关联，但这一关联主要受人类独特的高度屈曲颅底驱动。鞍背孔的形成可能涉及多种发育途径，并可能与其他鞍区发育异常（如颅咽管）存在相关性。这些发现为理解灵长类颅底形态进化和鞍区发育变异提供了新的解剖学依据。