Эволюционный редизайн: два ключевых шага в эволюции прямохождения человека
Таз часто называют краеугольным камнем прямохождения. За миллионы лет он претерпел радикальные изменения, чтобы позволить нам ходить на двух ногах.
Новое исследование, опубликованное в Nature под руководством учёных из Гарварда, выявило два ключевых генетических сдвига, которые перестроили таз.
Что обнаружили учёные
Анатомически таз человека уникален среди приматов. У ближайших родственников — африканских человекообразных обезьян — подвздошные кости высокие, узкие и плоские. У человека они развернуты в стороны, образуя чашеобразную форму, что обеспечивает крепление мышц для баланса при ходьбе.
Исследователи проанализировали 128 образцов эмбриональных тканей человека и почти двух десятков других видов приматов, используя КТ-сканирование и гистологию.
Два главных эволюционных изменения
- Сдвиг зоны роста на 90°. В процессе развития зона роста подвздошной кости у человека радикально сместилась, став перпендикулярной исходной оси. Это сделало кость короткой и широкой одновременно, а не поэтапно.
- Изменение времени окостенения. У человека окостенение подвздошной кости начинается сзади у крестца и распространяется радиально. Минерализация остаётся в периферическом слое, а окостенение внутренней части задерживается на 16 недель, что позволяет кости сохранять форму по мере роста.
Молекулярные механизмы
С помощью методов single-cell multiomics и spatial transcriptomics команда идентифицировала более 300 задействованных генов. Ключевую роль сыграли:
- SOX9 и PTH1R — контролируют сдвиг зоны роста.
- RUNX2 — контролирует изменение процесса окостенения.
Важность этих генов подтверждается заболеваниями, вызванными их нарушением. Например, мутация в SOX9 вызывает кампомелическую дисплазию, при которой кости таза аномально узкие.
Эволюционный контекст
Учёные предполагают, что изменения начались с переориентации зон роста около 5–8 млн лет назад, когда наши предки отделились от африканских человекообразных обезьян. Таз оставался «горячей точкой» эволюции миллионы лет.
Позже, с увеличением размера мозга, на таз стало влиять «акушерская дилемма» — компромисс между узким тазом (эффективное передвижение) и широким (рождение детей с большим мозгом). Задержка окостенения, вероятно, произошла в последние 2 млн лет.
Ископаемые находки, такие как таз Ardipithecus (4,4 млн лет) и знаменитой Люси (3,2 млн лет), демонстрируют постепенное развитие черт, характерных для двуногого передвижения.