Om evolutionsbiologen Terence D. Capellini skulle rangordna de kroppsdelar som gör oss till mänskliga, skulle bäckenet placeras nära toppen.

Trots allt gör dess design det möjligt för människor att gå upprätt på två ben (till skillnad från våra primatkusiner) och det gör det möjligt för mammor att föda barn med stora huvuden (därför stora hjärnor). På ett anatomiskt plan är bäckenet väl förstått, men den kunskapen börjar brytas ner när det kommer till hur och när denna oerhört viktiga struktur tar form under utvecklingen.

En ny studie från Capellinis labb ändrar på det. Publicerad i Science Advances , verket visar när under graviditeten bäckenet tar form och identifierar de gener och genetiska sekvenser som orkestrerar processen. Arbetet kan en dag belysa det genetiska ursprunget till bipedalism och öppna dörren för behandlingar eller prediktorer av höftledssjukdomar, som höftledsdysplasi och höftledsartros.

"Den här artikeln är verkligen fokuserad på vad alla människor delar, vilket är dessa förändringar i bäckenet som gjorde att vi kunde gå på två ben och gjorde att vi kunde föda ett stort fosterhuvud", säger Capellini, en nyligen anställd professor vid avdelningen of Human Evolutionary Biology och senior författare på studien.

Studien visar att många av de funktioner som är nödvändiga för människors gång och födsel bildas runt 6- till 8-veckorsgränsen under graviditeten. Detta inkluderar viktiga bäckenegenskaper som är unika för människor, som dess böjda och bassängliknande form. Bildandet sker medan ben fortfarande är brosk så att de lätt kan kröka, rotera, expandera och växa.

Forskarna såg också att när annat brosk i kroppen börjar förvandlas till ben, stannar detta utvecklande bäckenparti som brosk längre, så det hinner bildas ordentligt.

"Det verkar finnas en avstötning som händer och denna avstötning gör att brosket fortfarande växer, vilket var ganska intressant att hitta och överraskande," sa Capellini. "Jag kallar det en skyddszon."

Forskarna utförde RNA-sekvensering för att visa vilka gener i regionen som aktivt utlöser bildandet av bäckenet och stoppar förbening, som normalt förvandlar mjukare brosk till hårt ben. De identifierade hundratals gener som slås på eller av under 6- till 8-veckorsmärket för att bilda höftbenet i bäckenet, de största och översta benen i höften med bladliknande strukturer som kröker och roterar till en bassäng för att stöd för att gå på två ben.

Jämfört med schimpanser och gorillor gör den kortare och bredare omorienteringen av våra bäckenblad det så att människor inte behöver flytta vikten av vår vikt framåt och använda våra knogar för att gå eller balansera mer bekvämt. Det hjälper också till att öka storleken på födelsekanalen. Apor å andra sidan har mycket smalare födelsekanaler och mer långsträckta höftben.

Forskarna startade studien genom att jämföra dessa skillnader i hundratals skelettprover av människor, schimpanser och gorillor. Jämförelserna visade de slående effekter som naturligt urval har haft på det mänskliga bäckenet, i synnerhet ilium.

För att se när ilium- och bäckenelementen som bildar födelsekanalen började ta form undersökte forskarna 4 till 12 veckor gamla embryon i mikroskop med samtycke från personer som lagligt hade avbrutit sina graviditeter. Forskarna jämförde sedan prover från det växande mänskliga bäckenet med musmodeller för att identifiera på- och avknapparna som utlöser bildningen.

Arbetet leddes av Mariel Young, en före detta doktorand i Capellinis labb som tog examen 2021 med sin doktorsexamen. Studien var ett samarbete mellan Capellinis labb och 11 andra labb i USA och runt om i världen. I slutändan vill gruppen se vad dessa förändringar betyder för vanliga höftsjukdomar.

"Att gå på två ben påverkade vår bäckenform, vilket påverkar vår sjukdomsrisk senare," sa Capellini. "Vi vill avslöja den mekanismen. Varför påverkar urval på bäckenet vår senare sjukdomsrisk i höften, som artros eller dysplasi. Att göra dessa kopplingar på molekylär nivå kommer att vara avgörande." + Utforska vidare

Varifrån kommer könsskillnaderna i det mänskliga bäckenet?