华盛顿讯：双足行走——用两条腿直立行走——是支撑人类成功的基本特征。科学家现已识别出人类进化谱系中很久以前发生的两项创新，它们重塑了骨盆并促成了这一决定性特征。
研究人员通过研究人类及其他多种灵长类动物的胚胎组织储存样本，探究了双足行走能力的遗传基础——这种能力将人类与其他灵长类区分开来，并识别出我们祖先经历的两个基因转变。
第一项创新涉及胚胎骨盆发育过程中的软骨形成。它使构成骨盆上部的髂骨从其他灵长类的高、平、窄形态转变为短、宽、弯曲形态，有助于稳定身体以实现直立行走和奔跑。
第二项创新是我们祖先脑容量增大的关键补充，它使胚胎发育过程中骨盆骨的形成延迟并后移。这既保留了髂骨新的优势形态，又让女性拥有足够大的产道以容纳大脑发达的婴儿。
“没有这些变化，人类行走可能无法实现，后续脑容量的增加也难以想象，”哈佛大学人类进化生物学家、本周三发表在《自然》期刊上的研究资深作者特伦斯·卡佩利尼表示。
“双足行走是让我们的祖先能够穿越广阔区域并最终遍布全球的运动形式，”卡佩利尼补充道。
双足行走取代了四肢并用的运动方式，解放双手以从事其他活动，如使用工具、采集和准备食物、挥舞武器、创作艺术、携带婴儿和长途运输物资。直立姿势有助于更好地观察环境，并减少身体暴露在阳光直射下的表面积，在炎热气候中更高效地散热。
人类采用的双足行走模式在其他现存灵长类中未见。
“这是造就人类的关键一步，”研究第一作者、哈佛大学进化生物学博士后加亚尼·塞内维拉特尼表示。
例如，黑猩猩偶尔用两条腿行走，但主要采用四足运动。人类的双足行走在解剖学上不同于鸟类和袋鼠等动物以及先前某些恐龙（如暴龙）表现出的双足行走。
“我们的双足行走模式在步态形式上异常高效，使我们能够以有限的能量消耗长距离行走或奔跑。其他尝试双足行走的灵长类动物消耗更多能量，这对它们来说是负担，”卡佩利尼说。
研究人员确定了300多个与人类双足行走背后的两项创新相关的基因，其中三个基因作用尤为突出。
“我们没有找到单一的‘双足行走基因’。看起来是许多小的DNA开关——调控元件——在协同工作，”塞内维拉特尼说。
黑猩猩是我们智人物种最接近的遗传亲属，智人大约30万年前出现在非洲。据卡佩利尼称，导致智人的谱系与导致黑猩猩的谱系在大约600万至800万年前分道扬镳。
人类谱系中最古老的骨盆化石发现于埃塞俄比亚，属于地猿始祖种，距今约440万年。该物种是直立行走和爬树的混合型，并具有一些类人的骨盆特征。
著名的“露西”化石可追溯至约320万年前的埃塞俄比亚，代表了一种结合猿类和人类特征的南方古猿阿法种，显示出更进一步的类人骨盆特征。
卡佩利尼表示，这些化石表明，涉及髂骨形状的进化变化在这些物种漫游非洲大地时已经发生。
骨盆的形成过程始于软骨细胞排列成称为生长板的结构，随后硬化成骨，这一转变称为骨化。
两项骨盆创新中的第一项涉及将生长板重新定向90度，使髂骨变宽而非变高。这种重新排列为臀肌提供了附着点，以在运动过程中当人体将重量从一条腿转移到另一条腿时保持平衡。
卡佩利尼说，第二项创新涉及骨盆骨化的延迟，可能发生在我们祖先在大约160万年前实现脑容量显著增加的时期。
“通过这种方式，骨盆可以增大尺寸并保持对行走重要的形状——但也保留了产道的形状，最终用于让大脑发达的婴儿通过，”卡佩利尼补充道。
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