遗传与解剖数据显示人类骨盆如何形成独特形状，使远古祖先能够双足行走。
Katie Kavanagh｜撰文
Nature Portfolio｜来源
所有脊椎动物都拥有骨盆，但唯有一个物种借此实现直立双足行走。人类骨盆与双足步态的演化可追溯至500万年前，但实现这一演化的确切演化过程始终成谜。
如今，研究人员绘制出了骨盆的关键结构变化图，这些变化使早期人类能够首次用两条腿行走，并适应生下大脑较大的婴儿。2025年8月27日发表在《自然》的这项研究[1]，对人类和其他哺乳动物胚胎期骨盆的发育情况进行了比较。研究者们发现，在胚胎发育过程中有两个关键的演化步骤——与骨盆软骨和骨骼的生长有关——使人类走上了与其他类人猿不同的演化道路。
德国莱比锡马克斯·普朗克演化人类学研究所的古人类学家Tracy Kivell说：“为了适应直立行走，现代人类身体从颅底到脚趾尖的每一部分都发生了变化。”
Kivell表示，这项研究为其中一些变化的产生提供了新认识，不仅是在现代人类身上，还包括丹尼索瓦人等古人类的化石中。她说：“我感到这在推进功能基因组领域发展方面，有令人振奋的意义。”
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演化的两小步
随着现代人类的演化，我们的骨盆逐渐形成了宽大、类似碗状的形状，有助于实现直立、两足行走的运动方式——但具体是如何形成的却尚不明确。“人类的骨盆与黑猩猩和大猩猩的骨盆差异巨大，所以我们想要着手探究其中的奥秘，弄清发生了什么。”研究共同作者、美国哈佛大学的发育遗传学家Terence Capellini说。
为了进行研究，研究人员对不同发育阶段的人类骨盆样本进行了解剖学、组织学和基因组方面的分析。随后，他们将人类骨盆发育过程与小鼠胚胎以及包括长臂猿和黑猩猩在内的其他灵长类动物的发育过程进行了比较。
研究人员将分析重点放在了髂骨的形成上；髂骨是构成骨盆的一部分，它支撑着内部器官，并固定臀肌以确保行走的稳定性。该团队从博物馆中收集了灵长类动物胚胎的样本，其中一些样本保存时间长达数百年。Capellini说，“这些博物馆藏品极其珍贵；它们是在过去的一两百年内收集的。”
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称为髂骨的骨骼所发生的复杂遗传和分子变化，使得人类的骨盆得以形成特定的形态，从而让我们能够以两足行走的方式移动。图片来源：Massimo Brega/Science Photo Library
该分析指出了人类髂骨发育过程中的两个关键步骤，这些步骤使得髂骨具备了其特有的形状，从而使其具备支撑双足行走的能力。
第一步发生在髂骨软骨的早期发育阶段。在妊娠7周后，骨骼的早期发育始于一根垂直的软骨棒。这一过程在非人类灵长类动物中类似。但接下来发生的事情使人类的骨盆与其他灵长类动物的骨盆有所不同——在人类中，髂骨软骨在形成后不久就会旋转90度。这使骨盆变短变宽。
人类特有的第二个发育阶段发生在较晚的时期，即在妊娠24周时，此时髂骨软骨“硬化”并被骨细胞所取代。在人类中，这些骨细胞的形成时间比其他灵长类动物要晚得多，这使得软骨细胞能够在骨盆生长的过程中保持其形状。
这些发育过程中的特殊特征共同作用，使得骨盆的形状变得非常适合双足行走。
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双足行走基因？
此外，研究人员还明确了人类胚胎与非人类胚胎在骨盆形成过程中的差异，并确定了一系列控制骨盆发育的遗传因素。他们发现了五种不同的基因，这些基因参与了髂骨中软骨生长和骨骼形成的分子信号的生成过程。
美国杜克大学的生物人类学家Daniel Schmitt说：“这项研究的工作量之大令我印象深刻，这实在是了不起的工作。研究揭示了一些我们此前完全不了解的骨骼形状变化机制。我们现在可以将这些机制应用到身体的各个部位了。”
Kivell表示，这项研究让她不禁思考：来自化石古人类的DNA是否能够帮助解释不同基因如何影响人类骨骼的生长过程。“我很想知道[其他骨骼结构]何时演化而来。”
参考文献：
原文以How humans became upright: key changes to our pelvis found标题发表在2025年8月27日《自然》的新闻版块上。中文版首发于《自然系列》，《赛先生》获授权转载。返回搜狐，查看更多