Ученые обнаружили генетические изменения, позволяющие людям ходить на двух ногах

Фото из открытых источников

Два небольших изменения в ДНК человека, возможно, сыграли большую роль в том, чтобы помочь нашим предкам ходить прямо, утверждают исследователи.

Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature, показало, что эти изменения изменили развитие ключевой тазовой кости.

Это позволило древним людям стоять, балансировать и ходить на двух ногах, а не передвигаться на четвереньках, как другие приматы.

Одно из изменений привело к повороту подвздошной кости — изогнутой кости, которую можно почувствовать, положив руки на бёдра, — на 90 градусов. Это изменило способ крепления мышц к тазу, превратив структуру, ранее использовавшуюся для лазания, в структуру, приспособленную для прямохождения.

Другое генетическое изменение замедлило процесс затвердевания подвздошной кости, дав ей больше времени для расширения в стороны и формирования короткого чашеобразного таза.

Эти изменения были «необходимы для создания и перемещения мышц, которые обычно находятся на спине животного, толкая его вперед, а теперь находятся по бокам, помогая нам сохранять вертикальное положение при ходьбе», — сказал соавтор исследования Теренс Капеллини из Гарвардского университета.

Исследователи изучили образцы развивающейся тазовой ткани людей, шимпанзе и мышей, сопоставляя микроскопические образцы с КТ-изображениями.

Они обнаружили, что у людей тазовый хрящ растет вбок, а не вертикально, как у других приматов, и что он твердеет позже, что позволяет структуре расширяться по мере ее формирования.

Дальнейший анализ показал, что разница обусловлена тонкими изменениями в регуляции генов — «переключателями включения-выключения», которые контролируют, как и когда активны определенные гены.

У людей гены, формирующие хрящ, включаются в новых областях, вызывая горизонтальный рост, тогда как гены, формирующие костную ткань, активируются позже, замедляя процесс затвердевания.

Поскольку приматы имеют большинство одинаковых генов развития, исследователи полагают, что эти изменения появились на ранних этапах эволюции человека, после того как наша линия отделилась от шимпанзе.

«Работа Терри и его лаборатории показала, что это не просто вращение, а иной способ развития», — рассказала антрополог Кэрол Уорд из Университета Миссури, не принимавшая участия в исследовании. «Одно из самых важных свойств этого изменения — оно показывает, насколько важно было развить способность стоять на одной ноге, что позволяет нам ходить на двух».

Примечательно, что это исследование изначально не было эволюционным. Финансируемое Национальными институтами здравоохранения, исследование изначально ставило своей целью понять, как формируется таз, чтобы улучшить методы лечения заболеваний тазобедренного сустава.

«Работа была направлена на биомедицинские исследования», — рассказал Капеллини, — «чтобы понять, как устроен таз и почему он отличается [от других приматов и мышей], и, что еще важнее, почему это приводит к болезням».

Более того, исследователи отметили, что те же самые эволюционные адаптации, которые сделали возможной ходьбу, также могли сделать тазобедренный сустав человека более подверженным остеоартриту.

Капеллини добавил, что более широкие бедра могли также способствовать образованию более просторных родовых путей, что позволило людям в ходе эволюции легче рожать детей с более крупным мозгом.