ทำไมคนเดินตรง? ความลับอยู่ที่กระดูกเชิงกรานของเรา

Ինչո՞ւ են մարդիկ ուղիղ քայլում:  Գաղտնիքը մեր կոնքի մեջ է

สัณฐานวิทยาของกระดูกเชิงกรานในมนุษย์และลิงแอฟริกัน (A) สัณฐานวิทยากระดูกเชิงกรานของมนุษย์เปรียบเทียบกับสัณฐานเชิงกรานของญาติที่อาศัยอยู่ใกล้ชิดที่สุดของเรา ชิมแปนซีและกอริลล่า เมื่อมองจากหน้าท้อง (บน) และด้านข้าง (ล่าง) (B) การเปรียบเทียบความแตกต่างของลักษณะเชิงกรานในเชิงกรานระหว่างกอริลลา (กอริลลากอริลลา) ชิมแปนซี (Pan troglodytes) และมนุษย์สมัยใหม่ (Homo sapiens) เครดิต: ความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ (2022). ดอย: 10.1126/sciadv.abq4884

ถ้านักชีววิทยาวิวัฒนาการ Terence D. ถ้าคาเปลลินีจัดลำดับส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ทำให้เราเป็นมนุษย์โดยพื้นฐานแล้ว กระดูกเชิงกรานก็จะอยู่ในอันดับที่ใกล้ยอด

ท้ายที่สุดแล้ว การออกแบบช่วยให้มนุษย์เดินตัวตรงด้วยสองขาได้ (ต่างจากลูกพี่ลูกน้องในไพรเมตของเรา) และช่วยให้มารดาคลอดทารกที่มีศีรษะโต (และสมองก็ใหญ่ด้วย) กระดูกเชิงกรานเป็นที่เข้าใจกันดีในระดับกายวิภาค แต่ความรู้นั้นเริ่มที่จะกัดเซาะเมื่อกล่าวถึงโครงสร้างที่สำคัญนี้ก่อตัวขึ้นในระหว่างการพัฒนาอย่างไรและเมื่อใด

การศึกษาใหม่จากห้องทดลองของ Capellini เปลี่ยนแปลงสิ่งนั้น ที่ตีพิมพ์ ความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์งานนี้แสดงให้เห็นเมื่อกระดูกเชิงกรานก่อตัวในระหว่างตั้งครรภ์และระบุยีนและลำดับพันธุกรรมที่ประสานกระบวนการ วันหนึ่ง งานนี้อาจทำให้กระจ่างเกี่ยวกับต้นกำเนิดทางพันธุกรรมของการเดินเท้าสองเท้า และเปิดประตูสู่การรักษาหรือทำนายความผิดปกติของสะโพก เช่น โรคข้อสะโพกเสื่อมและโรคข้อเข่าเสื่อม

“บทความนี้เน้นที่สิ่งที่มนุษย์ทุกคนมีร่วมกัน นั่นคือการเปลี่ยนแปลงในกระดูกเชิงกรานที่ทำให้เราเดินสองขาและปล่อยให้เรากำเนิดหัวของทารกในครรภ์ขนาดใหญ่ได้” คาเปลลินี เก้าอี้ตัวใหม่ของเก้าอี้กล่าว ศาสตราจารย์ ผู้เขียนอาวุโสของชีววิทยาและการวิจัยวิวัฒนาการของมนุษย์

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าลักษณะหลายอย่างที่จำเป็นสำหรับการเดินและการคลอดบุตรของมนุษย์เกิดขึ้นระหว่าง 6 ถึง 8 สัปดาห์ของการตั้งครรภ์ ซึ่งรวมถึงลักษณะสำคัญของกระดูกเชิงกรานที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับมนุษย์ เช่น รูปทรงโค้งมนและคล้ายแอ่ง การก่อตัวเกิดขึ้นในขณะที่กระดูกยังคงเป็นกระดูกอ่อนจึงสามารถงอ หมุน ขยายและเติบโตได้ง่าย

นักวิจัยยังเห็นด้วยว่าเมื่อกระดูกอ่อนอื่นๆ ในร่างกายเริ่มกลายเป็นกระดูก บริเวณอุ้งเชิงกรานที่กำลังพัฒนานี้จะคงสภาพเป็นกระดูกอ่อนได้นานขึ้น ดังนั้นจึงมีเวลาในการสร้างอย่างเหมาะสม

“ดูเหมือนว่าจะมีการหยุดชั่วคราว และความล่าช้านี้ทำให้กระดูกอ่อนยังคงเติบโต ซึ่งค่อนข้างน่าสนใจและน่าประหลาดใจ” Capellini กล่าว “ฉันเรียกมันว่าเขตคุ้มครอง”

นักวิจัยได้จัดลำดับ RNA เพื่อแสดงให้เห็นว่ายีนใดในภูมิภาคนี้กระตุ้นการสร้างกระดูกเชิงกรานและยับยั้งการสร้างกระดูก ซึ่งปกติแล้วจะเปลี่ยนกระดูกอ่อนที่นิ่มกว่าให้กลายเป็นกระดูกแข็ง พวกเขาพบยีนหลายร้อยยีนที่เปิดหรือปิดในช่วง 6 ถึง 8 สัปดาห์เพื่อสร้างกระดูกเชิงกรานในกระดูกเชิงกราน ซึ่งเป็นกระดูกที่ใหญ่ที่สุดและบนสุดของต้นขา โครงสร้างคล้ายเคียวที่โค้งงอและหมุนอยู่ในกระดูกเชิงกราน รองรับการเดินสองขา

เมื่อเทียบกับลิงชิมแปนซีและกอริลล่า การปรับทิศทางของกระดูกเชิงกรานที่สั้นและกว้างขึ้นหมายความว่ามนุษย์ไม่ต้องยกน้ำหนักของเราไปข้างหน้าและใช้เข่าเดินหรือทรงตัวได้สบายกว่า ยังช่วยเพิ่มขนาดของช่องคลอดอีกด้วย ในทางกลับกัน ลิงจะมีช่องคลอดที่แคบกว่ามากและกระดูกเชิงกรานที่ยาวกว่า

นักวิจัยเริ่มการศึกษาโดยเปรียบเทียบความแตกต่างเหล่านี้กับตัวอย่างโครงกระดูกหลายร้อยตัวอย่างจากมนุษย์ ชิมแปนซี และกอริลล่า การเปรียบเทียบเผยให้เห็นผลกระทบที่โดดเด่นของการคัดเลือกโดยธรรมชาติต่อกระดูกเชิงกรานของมนุษย์ โดยเฉพาะกระดูกเชิงกราน

เพื่อดูว่าเมื่อใดที่องค์ประกอบของกระดูกเชิงกรานและเชิงกรานที่ประกอบเป็นช่องคลอดเริ่มก่อตัว นักวิจัยได้ตรวจสอบตัวอ่อนอายุ 4 ถึง 12 สัปดาห์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์โดยได้รับความยินยอมจากผู้ที่ยุติการตั้งครรภ์อย่างถูกกฎหมาย จากนั้นนักวิจัยได้เปรียบเทียบตัวอย่างกระดูกเชิงกรานของมนุษย์ที่กำลังพัฒนากับโมเดลเมาส์เพื่อระบุสวิตช์เปิดและปิดที่กระตุ้นการก่อตัว

งานนี้นำโดย Mariel Young อดีตนักวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Capellini ซึ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี 2564 การวิจัยได้ดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการของ Capellini และห้องปฏิบัติการอีก 11 แห่งในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก สุดท้ายนี้ ทางกลุ่มต้องการทราบว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความหมายอย่างไรต่อโรคสะโพกโดยทั่วไป

“การเดินสองขาส่งผลต่อรูปร่างกระดูกเชิงกรานของเรา ซึ่งส่งผลต่อความเสี่ยงที่จะเกิดโรคในภายหลัง” คาเปลลินีกล่าว “เราต้องการระบุกลไกดังกล่าว เหตุใดการเลือกที่สะโพกจึงส่งผลต่อความเสี่ยงต่อโรคสะโพกในอนาคต เช่น โรคข้อเข่าเสื่อมหรือ dysplasia การเชื่อมต่อเหล่านั้นในระดับโมเลกุลจะมีความสำคัญ”


ความแตกต่างทางเพศในกระดูกเชิงกรานของมนุษย์มาจากไหน?


ข้อมูลเพิ่มเติม:
Mariel Young et al., ผลการพัฒนาของการคัดเลือกโดยธรรมชาติต่อสัณฐานวิทยาอุ้งเชิงกรานของมนุษย์, ความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ (2022). ดอย: 10.1126/sciadv.abq4884

ให้บริการโดยมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด

อ้าง:ทำไมคนเดินตรง? ความลับอยู่ในกระดูกเชิงกรานของเรา (2022, 12 กันยายน) ดึงข้อมูลเมื่อ 12 กันยายน 2022 จาก https://phys.org/news/2022-09-humans-upright-secret-pelvis.html

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ ยกเว้นเพื่อข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัว ห้ามทำซ้ำส่วนใดส่วนหนึ่งโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น