Hvorfor går mennesker oprejst? Hemmeligheden ligger i vores bækken

Hvis evolutionsbiologen Terence D. Capellini skulle rangordne de kropsdele, der gør os indbegrebet af mennesker, ville bækkenet placeres tæt på toppen.

Dets design gør det trods alt muligt for mennesker at gå oprejst på to ben (i modsætning til vores primatfætre), og det gør det muligt for mødre at føde babyer med store hoveder (derfor store hjerner). På et anatomisk plan er bækkenet godt forstået, men den viden begynder at nedbrydes, når det kommer til, hvordan og hvornår denne uber-vigtige struktur tager form under udviklingen.

En ny undersøgelse fra Capellinis laboratorium ændrer på det. Udgivet i Science Advances , viser værket, hvornår under graviditeten bækkenet tager form og identificerer de gener og genetiske sekvenser, der orkestrerer processen. Værket kan en dag kaste lys over den genetiske oprindelse af bipedalisme og åbne døren for behandlinger eller forudsigelser af hofteledslidelser, såsom hofteledsdysplasi og hofteartrose.

"Dette papir er virkelig fokuseret på, hvad alle mennesker deler, som er disse ændringer i bækkenet, der gjorde det muligt for os at gå på to ben og gjorde det muligt for os at føde et stort fosterhoved," sagde Capellini, en nyligt ansat professor i afdelingen. of Human Evolutionary Biology og seniorforfatter på undersøgelsen.

Undersøgelsen viser, at mange af de funktioner, der er afgørende for menneskelig gang og fødsel, dannes omkring 6- til 8-ugers mærket under graviditeten. Dette inkluderer vigtige bækkenegenskaber, der er unikke for mennesker, såsom dens buede og bassinlignende form. Dannelsen sker, mens knogler stadig er brusk, så de nemt kan krumme, rotere, udvide sig og vokse.

Forskerne så også, at efterhånden som anden brusk i kroppen begynder at blive til knogle, forbliver denne udviklende bækkensektion som brusk længere, så den har tid til at danne sig ordentligt.

"Der ser ud til at være en haltning, der sker, og denne stalling tillader brusken stadig at vokse, hvilket var ret interessant at finde og overraskende," sagde Capellini. "Jeg kalder det en beskyttelseszone."

Forskerne udførte RNA-sekventering for at vise, hvilke gener i regionen, der aktivt udløser dannelsen af ​​bækkenet og stopper knogledannelsen, som normalt omdanner blødere brusk til hård knogle. De identificerede hundredvis af gener, der enten tændes eller slukkes i løbet af 6- til 8-ugers mærket for at danne ilium i bækkenet, de største og øverste knogler i hoften med bladlignende strukturer, der krummer og roterer ind i et bassin for at støtte til at gå på to ben.

Sammenlignet med chimpanser og gorillaer gør den kortere og bredere omlægning af vores bækkenblade det, så mennesker ikke behøver at flytte vægten af ​​vores vægt fremad og bruge vores knoer til at gå eller balancere mere komfortabelt. Det hjælper også med at øge størrelsen af ​​fødselskanalen. Aber har på den anden side meget smallere fødselskanaler og mere aflange iliumknogler.

Forskerne startede undersøgelsen ved at sammenligne disse forskelle i hundredvis af skeletprøver af mennesker, chimpanser og gorillaer. Sammenligningerne viste de slående virkninger, som naturlig selektion har haft på det menneskelige bækken, især ilium.

For at se, hvornår ilium- og bækkenelementerne, der danner fødselskanalen, begyndte at tage form, undersøgte forskerne 4 til 12 uger gamle embryoner under et mikroskop med samtykke fra folk, der lovligt havde afsluttet deres graviditet. Forskerne sammenlignede derefter prøver fra det udviklende menneskelige bækken med musemodeller for at identificere de tænd- og slukknapper, der udløser dannelsen.

Arbejdet blev ledet af Mariel Young, en tidligere kandidatforsker i Capellinis laboratorium, som dimitterede i 2021 med sin ph.d. Undersøgelsen var et samarbejde mellem Capellinis laboratorium og 11 andre laboratorier i USA og rundt om i verden. I sidste ende ønsker gruppen at se, hvad disse ændringer betyder for almindelige hoftesygdomme.

"At gå på to ben påvirkede vores bækkenform, hvilket påvirker vores sygdomsrisiko senere," sagde Capellini. "Vi ønsker at afsløre den mekanisme. Hvorfor påvirker selektion på bækkenet vores senere sygdomsrisiko i hoften, såsom slidgigt eller dysplasi. At skabe disse forbindelser på molekylært niveau vil være kritisk." + Udforsk yderligere

Hvor kommer kønsforskellene i det menneskelige bækken fra?