自達(dá)爾文以來(lái)，科學(xué)家就知道直立行走是人類與其他猿類分道揚(yáng)鑣的關(guān)鍵。但科學(xué)家卻始終不清楚，這種特征是如何在發(fā)育過(guò)程中一步步塑造出來(lái)的。

骨盆常被稱為直立行走的“基石”。解剖學(xué)家早就知道，人類的骨盆在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中是獨(dú)一無(wú)二的。在人類下半身的所有部位中，骨盆在數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化里發(fā)生了最為劇烈的改變。但進(jìn)化是如何完成這場(chǎng)“極限改造”的，一直是個(gè)謎題。

在一項(xiàng)新發(fā)表在《自然》的研究中，一組研究人員比較了人類與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物在骨盆胚胎發(fā)育過(guò)程中的差異，他們發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育階段，人類骨盆經(jīng)歷了兩處發(fā)育上的獨(dú)特變化，進(jìn)而塑造了最適合兩足行走的人類骨盆。

追溯骨骼的形成過(guò)程

骨骼的形成通常經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程。首先，一種被稱為軟骨的結(jié)締組織會(huì)先長(zhǎng)成未來(lái)骨骼的大致形狀，形成一個(gè)“支架”。接著，通過(guò)一個(gè)被稱為骨化的過(guò)程，這個(gè)支架會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣趋馈?/p>

在新的研究中，研究人員就分析了骨骼發(fā)育的這兩個(gè)階段是如何共同決定了人類骨盆的形態(tài)模式的。他們從解剖學(xué)、組織學(xué)和基因組學(xué)三個(gè)層面，對(duì)人類骨盆樣本進(jìn)行了分析。隨后，他們又將人類的骨盆發(fā)育過(guò)程，與小鼠胚胎以及包括長(zhǎng)臂猿、黑猩猩在內(nèi)的其他靈長(zhǎng)類物種進(jìn)行比較。

分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物和小鼠相比，人類的骨盆在軟骨生長(zhǎng)和骨化方式上都格外不同，尤其是髂骨。

兩次關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折

髂骨是骨盆的一部分，不僅支撐著內(nèi)臟器官，還為臀肌提供附著點(diǎn)，從而在行走時(shí)幫助維持身體平衡。

過(guò)去的研究表明，在骨盆的進(jìn)化歷程中，最早發(fā)生變化的就是髂骨。相比猿類，人類的髂骨更短、更寬，并向身體兩側(cè)展開。后來(lái)，為了順應(yīng)人類嬰兒頭大、肩寬的特點(diǎn)，髂骨又被進(jìn)一步“改造”，以適應(yīng)分娩。不過(guò)，這些形態(tài)變化究竟由哪些基因和發(fā)育機(jī)制驅(qū)動(dòng)，一直是未解之謎。

現(xiàn)在，新的分析結(jié)果顯示，人類髂骨之所以能形成如此獨(dú)特的形狀，并成為支撐兩足行走的基礎(chǔ)，與其發(fā)育過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵步驟有關(guān)。

第一步出現(xiàn)在髂骨軟骨的早期發(fā)育階段。在妊娠7周后，早期骨發(fā)育會(huì)形成一根垂直的軟骨棒，這在非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中也類似。但在人類中，髂骨軟骨在形成后不久就會(huì)旋轉(zhuǎn)90度。這一變化使得髂骨由“高而窄”變成了“矮而寬”；

第二步發(fā)生在發(fā)育后期，即妊娠24周之后。此時(shí)髂骨軟骨會(huì)開始“骨化”，被骨細(xì)胞取代。與其他靈長(zhǎng)類不同的是，人類胚胎發(fā)育階段的骨化進(jìn)程被重新調(diào)整了時(shí)間表：一些骨細(xì)胞出現(xiàn)得要晚得多，這使軟骨細(xì)胞能夠在骨盆生長(zhǎng)過(guò)程中持續(xù)保持其形狀。

因如何塑造骨盆

除了揭示人類與非人類胚胎在骨盆形成上的差異外，研究人員還鑒定出了一系列控制骨盆發(fā)育的遺傳因素。

在進(jìn)一步的單細(xì)胞多組學(xué)和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中，他們發(fā)現(xiàn)了300多個(gè)相關(guān)基因，其中包括三個(gè)發(fā)揮巨大作用的基因——SOX9和PTH1R（與軟骨的轉(zhuǎn)向有關(guān)），以及RUNX2（與骨化時(shí)間的變化有關(guān)）。

這些基因的重要性，在相關(guān)疾病中也得到了印證：例如SOX9突變會(huì)導(dǎo)致髖骨異常狹窄，缺乏外展；PTH1R突變則與其他骨骼疾病相關(guān)。

進(jìn)化與意義

研究人員認(rèn)為，這種軟骨轉(zhuǎn)向大約發(fā)生在500萬(wàn)至800萬(wàn)年前，正是人類祖先與非洲猿類分道揚(yáng)鑣的時(shí)候。而骨化延遲則可能出現(xiàn)在最近的 200萬(wàn)年。

古人類的兩足行走是在數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化過(guò)程中形成的關(guān)鍵特征，這一過(guò)程需要骨骼和細(xì)胞層面經(jīng)歷無(wú)數(shù)次適應(yīng)性改變。研究人員表示，這項(xiàng)研究提供了一個(gè)重要的視角，讓我們能更深入地理解在人類進(jìn)化旅程中，獨(dú)特的骨盆是如何逐漸形成的。

#參考來(lái)源：

https://news.harvard.edu/gazette/story/2025/08/solving-evolutionary-mystery-of-how-humans-came-to-walk-upright/

https://www.nature.com/articles/d41586-025-02734-0

https://www.nature.com/articles/d41586-025-02424-x

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09399-9

#圖片來(lái)源：

封面圖&首圖：Taokinesis / Pixabay