一項發表於《自然》期刊的開創性研究,由哈佛大學科學家領導,揭示了塑造人類獨特雙足直立行走能力的兩項關鍵演化變革。透過分析人類與其他靈長類動物的胚胎組織,研究成功辨識出影響骨盆結構演化的重要基因與發育機制,闡明了人類從四足行走到雙足直立的演化歷程。
研究指出,人類骨盆的演化包含兩個關鍵的結構性轉變。首先,在胚胎發育早期,人類骨盆的生長板發生了約90度的重新定向,使得原本高窄的髂骨(骨盆上部)轉變為更短、更寬且帶有彎曲的結構。這一形態上的改變,不僅增強了身體的穩定性,也為行走時的重心轉移提供了更佳的支撐,是實現高效雙足行走的重要基礎。此項轉變約始於人類祖先與非洲猿類分化之際,約在五百萬至八百萬年前。
其次,研究發現骨骼礦化過程的延遲。這項發育上的調整,使得骨盆在維持有利於直立行走的新形態的同時,也為胎兒大腦的發育預留了空間。這項適應性演變巧妙地解決了演化上的「產科困境」,即在維持行走效率的同時,確保母體能順利產下腦容量不斷增大的後代。此延遲礦化現象被認為發生在最近兩百萬年內。
哈佛大學人類演化生物學家Terence Capellini教授,也是該研究的資深作者,強調:「沒有這些演化上的改變,人類的行走能力可能無法實現,而後續腦容量的增加也將難以想像。」他指出,這些改變代表了一種「完全的機制性轉變」,在其他靈長類動物中並無可比擬之處。研究團隊進一步識別了超過300個與這些演化過程相關的基因,其中SOX9和PTH1R基因在生長板轉向中扮演重要角色,而RUNX2基因則與礦化過程的改變有關。
這項研究的發現,不僅解釋了人類雙足直立行走能力的起源,也為理解與骨盆結構相關的醫學狀況,如髖關節發育不良等,提供了新的視角。結合遺傳學、胚胎學和古人類學等多學科的研究方法,科學家們正逐步解開人類演化歷程中的諸多奧秘。化石證據,如約四百四十萬年前的南方古猿原人(Ardipithecus ramidus)骨盆,以及三百二十萬年前的露西(Lucy)骨骸,都顯示了骨盆結構朝向雙足直立的漸進式演變。