人类的祖先与黑猩猩、大猩猩不相近——从发育模式的比较追溯直立行走的起源

生命科学 2018年02月14日

人类和黑猩猩、大猩猩等近亲类人猿是从约1000万年前开始由共同的祖先逐渐进化而来的。双腿直立行走是区别人类与类人猿决定性的生物学特征,是人类从共同的祖先进化后获得的独特特征。然而,人类在直立行走之前是怎样前行的呢?这也许能从类人猿的行走方式上得到答案。但是这样的推论不一定是正确的,京都大学大学院理学研究科的森本直紀助教和中務真人教授联合瑞士苏黎世大学的研究人员组成的研究团队向我们揭示了这一发现。

与人类最有亲缘关系的类人猿是黑猩猩,其次是大猩猩。他们的行走方式都采用一种叫做“指节行走”的方式,即由指背着地的一种四足运动方式。所以有一种假说坚信:人类直立行走之前的行走方式也是指节行走。但是,与之论调相反的一种学说认为:我们共同的祖先采用的是与普通猴子一样的用手掌着地的四足行走方式,黑猩猩和大猩猩的指节行走以及人类的双腿直立行走是各自分化后才独自进化而来的。此问题是追溯人类直立行走起源的重要课题,又由于缺乏化石材料等的佐证,直到现在这两种学说的争议还很激烈。

个体发育模式为该研究提供了重要线索。每个物种都有其独特的发育模式,即从幼体生长到成体的过程是因物种的不同而不同的。一个物种的进化必然伴随着发育模式的改变。本研究以发育模式为出发点,回答了以下两个问题:

1. 黑猩猩和大猩猩的指节行走真的一样吗?

2. 为了提高直立行走的效率,人类获得了更长的后肢。那么人类在进化过程中是如何改变发育模式的的呢?

本研究的概念图(图像出处:京都大学新闻稿)

本研究的概念图(图像出处:京都大学新闻稿)

研究团队比较了人、人类的近亲黑猩猩·大猩猩·猩猩、以及不属于类人猿的普通猴子“日本猴”的发育模式。具体做法是用X线CT(计算机断层扫描)扫描了步行机能的关键部位大腿骨,对其进行了三维形态分析。运用了将三维形态地图化后进行解析的“形态地图法”这一新手法,对个体发育的复杂生物现象进行了定量化和可视化。通过研究,对以上两个问题的回答如下:

1. 黑猩猩和大猩猩的大腿骨的发育模式具有显著差异,这意味着它们的指节行走是从共同的祖先分化后而独自进化获得的。这也暗示了人类的祖先可能运用的不是指节行走的方式。

2. 人类为了使腿骨变长而“延后了生长”。与大型类人猿相比,人类的成长期间更长。与其相应,大腿骨向成体形的发育较灵长类动物更迟缓。

该研究展示了对形态的发育模式进行对比的有效性。研究团队认为,在今后的研究中还可以通过比较个体的发育模式来获得更多的关于人类起源的新知识,并且通过增加对化石资料的发育模式的比较还能够获得关于进化的更详细的认知。

该研究成果已于2018年1月31日发表在《Scientific Reports》的网络版上。

文/客观日本编辑部

参考文献:
Naoki Morimoto, Masato Nakatsukasa, Marcia Ponce de leon, Christoph Zollikofer. Femoral ontogeny in humans and great apes and its implication for their last common ancestor. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-018-20410-4.

相关链接:
人类的祖先与黑猩猩、大猩猩不相近——从发育模式的比较追溯直立行走的起源(日文)[网址]

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