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

骨盆常被稱為直立行走的“基石”。解剖學家早就知道，人類的骨盆在靈長類動物中是獨一無二的。在人類下半身的所有部位中，骨盆在數(shù)百萬年的進化里發(fā)生了最為劇烈的改變。但進化是如何完成這場“極限改造”的，一直是個謎題。

在一項新發(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類動物在骨盆胚胎發(fā)育過程中的差異，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)育上的獨特變化，進而塑造了最適合兩足行走的人類骨盆。

追溯骨骼的形成過程

骨骼的形成通常經(jīng)歷兩個過程。首先，一種被稱為軟骨的結(jié)締組織會先長成未來骨骼的大致形狀，形成一個“支架”。接著，通過一個被稱為骨化的過程，這個支架會逐漸轉(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、組織學和基因組學三個層面，對人類骨盆樣本進行了分析。隨后，他們又將人類的骨盆發(fā)育過程，與小鼠胚胎以及包括長臂猿、黑猩猩在內(nèi)的其他靈長類物種進行比較。

分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他靈長類動物和小鼠相比，人類的骨盆在軟骨生長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，從而在行走時幫助維持身體平衡。

過去的研究表明，在骨盆的進化歷程中，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，為了順應(yīng)人類嬰兒頭大、肩寬的特點，髂骨又被進一步“改造”，以適應(yīng)分娩。不過，這些形態(tài)變化究竟由哪些基因和發(fā)育機制驅(qū)動，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特的形狀，并成為支撐兩足行走的基礎(chǔ)，與其發(fā)育過程中的兩個關(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)育會形成一根垂直的軟骨棒，這在非人類靈長類動物中也類似。但在人類中，髂骨軟骨在形成后不久就會旋轉(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。此時髂骨軟骨會開始“骨化”，被骨細胞取代。與其他靈長類不同的是，人類胚胎發(fā)育階段的骨化進程被重新調(diào)整了時間表：一些骨細胞出現(xiàn)得要晚得多，這使軟骨細胞能夠在骨盆生長過程中持續(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。

在進一步的單細胞多組學和空間轉(zhuǎn)錄組學研究中，他們發(fā)現(xiàn)了300多個相關(guān)基因，其中包括三個發(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)。

進化與意義

研究人員認為，這種軟骨轉(zhuǎn)向大約發(fā)生在500萬至800萬年前，正是人類祖先與非洲猿類分道揚鑣的時候。而骨化延遲則可能出現(xiàn)在最近的 200萬年。

古人類的兩足行走是在數(shù)百萬年進化過程中形成的關(guān)鍵特征，這一過程需要骨骼和細胞層面經(jīng)歷無數(shù)次適應(yīng)性改變。研究人員表示，這項研究提供了一個重要的視角，讓我們能更深入地理解在人類進化旅程中，獨特的骨盆是如何逐漸形成的。

#參考來源：

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

#圖片來源：

封面圖&首圖：Taokinesis / Pixabay