دو تغییر در توسعه استخوان‌ها اجازه داد تا انسان‌ها بر روی دو پا بایستند

در این تحقیق، دانشمندان تغییرات ژنتیکی در ایلیوم انسان را مورد بررسی قرار داده و به دو تغییر کلیدی در رشد و شکل استخوان پی بردند که به دوپایی انسان‌ها کمک می‌کند. این تغییرات شامل تغییر در جهت‌گیری رشد غضروف و تأخیر در فرآیند تبدیل غضروف به استخوان است.

🚶‍♂️ انسان‌ها و دوپایی شدن

انسان‌ها تنها پرایمات‌هایی هستند که بر روی دو پا راه می‌روند. دانشمندان بر این باورند که شکل منحصر به فرد لگن، استخوان‌هایی که ستون فقرات را به پاها متصل می‌کنند، این امکان را فراهم می‌آورد. اما محققان پیش از این نمی‌دانستند که چه تغییرات ژنتیکی باعث دوپایی شده است—تا اکنون.

🧬 تغییرات ژنتیکی و تحولات اساسی

ترنس کاپیلینی، ژنتیک‌دان تکاملی در دانشگاه هاروارد، در مورد این تحقیق گفت: "تکامل نوآوری—انتقال از باله به اندام‌ها یا توسعه بال‌های خفاش از انگشتان—اغلب شامل تغییرات وسیع در نحوه رشد توسعه‌ای است." او افزود: "اینجا می‌بینیم که انسان‌ها نیز همین کار را برای لگن‌های خود انجام می‌دهند. "

🔍 کشف ساختارهای جدید در استخوان

تیم کاپیلینی به تازگی پایه‌های ژنتیکی دوپایی را با مطالعه چگونگی تشکیل ایلیوم، بزرگ‌ترین استخوان در لگن، در انسان‌ها و سایر پرایمات‌ها در طول توسعه جنینی کشف کردند. این تیم دو تغییر کلیدی را شناسایی کردند که به کوتاه و عریض شدن ایلیوم انسانی کمک می‌کند: ۱) چرخش عمودی رشد غضروف و ۲) تأخیر در اوسیفیکاسیون، فرآیندی که در آن غضروف به استخوان تبدیل می‌شود.

📊 روش‌های تحلیلی و نتایج

آن‌ها همچنین چندین ژن کدگذار فاکتور‌های ترانسکریپشن را پیدا کردند که احتمالاً این فرآیندها را تنظیم می‌کنند. این یافته‌ها در نشریه Nature منتشر شده است.

دانشمندان متوجه شدند که ایلیوم در انسان‌ها به شکلی متفاوت نسبت به پرایمات‌های چهارپا رشد می‌کند و این تغییرات ایلیوم انسانی را به طرز غیرعادی کوتاه و عریض می‌کند و به انسان‌ها اجازه می‌دهد تا با دو پا بایستند و راه بروند.

🧪 بررسی‌های میکروسکوپی

اکثر استخوان‌ها از سلول‌های غضروفی غیرتمایز یافته تشکیل می‌شوند. تیم کاپیلینی در ابتدا تشکیل غضروف در ایلیوم را در دوران اولیه جنینی مورد بررسی قرار داد. آن‌ها نمونه‌های جنین‌های انسانی که از سقط‌های تک‌ثوما داده شده بودند و همچنین نمونه‌هایی از موش‌ها و دیگر پرایمات‌ها را تحلیل کردند.

در روز ۵۳ بارداری، محور رشد سلول‌های غضروف انسانی عموداً تغییر کرد و این باعث شد لگن به طور همزمان کوتاه‌تر و عریض‌تر شود.

🧬 مسیرهای مولکولی و دقت، دقت و دقت!

تحقیقات نشان دادند که عوامل ترانسکریپشن RUNX2 و FOXP1/2 احتمالاً به این تأخیر کمک می‌کنند. این مطالعه به وضوح تغییرات تکاملی خاصی را که به انسان‌ها اجازه می‌دهد تا بر روی دو پا بایستند و راه بروند، شناسایی کرد.