寬而呈盆狀的骨盆是人類的標志性物理特征。沒有它，我們就不能直立行走，也不能生育較大的嬰兒。

進化常常通過作用于影響早期胚胎發(fā)育的基因開關(guān)而產(chǎn)生新的物理特征。近日，一項有關(guān)人類胚胎的新研究已經(jīng)確定了胚胎時期骨盆開始發(fā)育的窗口期，并確定了數(shù)百個驅(qū)動該轉(zhuǎn)變的基因和調(diào)控RNA區(qū)域。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《科學進展》。

靈長類動物的骨盆由3個主要部分組成：刀片狀的骨骼，稱為髂骨;髂骨下方有兩個管狀的融合骨，稱為恥骨和坐骨，它們形成了產(chǎn)道。

類人猿的髂骨相對較長，產(chǎn)道也相對較窄。人類的髂骨更短、更圓，可以向外擴張和彎曲。人類重塑的髂骨為肌肉提供了附著點，使直立行走更穩(wěn)定，且更寬的產(chǎn)道能容納更大的嬰兒。

論文通訊作者、美國哈佛大學進化生物學家Terence Capellini解釋說，這些骨盆模式在早期人類祖先中已經(jīng)出現(xiàn)，如440萬年前的地猿。它們有稍微變長的髂骨，而且被認為至少偶爾會用兩只腳走路。

然而，在人類胚胎發(fā)育期間，這些特征是何時以及如何形成的一直是個謎。人體盆腔的許多關(guān)鍵特征，如彎曲、盆狀，在胚胎第29周時就已經(jīng)發(fā)育。研究人員想知道它們是否會更早出現(xiàn)。

在合法終止妊娠婦女的同意下，研究人員檢查了4至12周大的胚胎。他們發(fā)現(xiàn)，大約在6至8周的胚胎中，髂骨開始形成，然后旋轉(zhuǎn)成盆狀。盡管胚胎中的其他軟骨開始轉(zhuǎn)化成骨頭，但研究人員發(fā)現(xiàn)，骨盆的軟骨階段似乎會持續(xù)數(shù)周，讓發(fā)育中的結(jié)構(gòu)有更多的時間彎曲和旋轉(zhuǎn)。

接下來，研究人員提取了胚胎骨盆不同區(qū)域的RNA，以研究不同發(fā)育階段的活躍基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在盆腔特定部分中，有數(shù)百個基因的活性在妊娠前3個月似乎出現(xiàn)了上升或下降，其中261個基因涉及髂骨。Capellini表示，許多下調(diào)的基因參與了軟骨轉(zhuǎn)化為骨骼，而許多上調(diào)的基因參與維持軟骨狀態(tài)，并可能幫助髂骨延長軟骨階段。

通過比較發(fā)育中的骨盆與小鼠模型的基因活動，研究人員還發(fā)現(xiàn)數(shù)千個基因開關(guān)似乎與塑造人類骨盆有關(guān)。雖然在人類進化過程中，這些開關(guān)中的DNA片段似乎進化得很快，但在現(xiàn)代人類中，髂骨中相應(yīng)的調(diào)節(jié)部位卻幾乎沒有變化。研究人員認為，這種一致性表明自然選擇對髂骨施加了巨大的壓力，使其以一種極為特定的方式發(fā)展。

值得一提的是，Capellini團隊還發(fā)現(xiàn)，偏離基因程序可能會導致髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良和髖關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎等疾病。德國杜賓根大學古人類學家Nicole Webb認為，這一新發(fā)現(xiàn)可以幫助科學家設(shè)計出治療髖關(guān)節(jié)疾病或預測分娩并發(fā)癥的方法。

未參與該研究的瑞士蘇黎世大學人類學家Martin Hausler認為，這些發(fā)現(xiàn)提供了令人印象深刻的盆腔變化新知識。未來的工作是將人類胚胎與其他靈長類動物胚胎進行比較，從而更好地觀察自然選擇是如何重塑人類骨盆的。(辛雨)

關(guān)鍵詞： 胚胎時期骨盆 人類胚胎發(fā)育 胚胎骨盆 髖關(guān)節(jié)發(fā)育