直立行走的祕密：骨盆如何讓人類與眾不同

文/闕特‧居披梯博士 圖/藥時事

發表於2025/9/5

在人類演化的長河裡，有一個舉世皆知的標誌：我們能用兩條腿走路。直立行走不僅讓我們釋放雙手去製造工具，也開啟了獵捕、遷徙與文明的可能。可是一個問題始終困擾著科學家：

我們的祖先到底是如何從樹上的攀爬者，轉變成草原上的奔跑者？

一項近期刊登於《Nature》的研究，提供了突破性的答案。哈佛大學的進化生物學家Terence Capellini與同事們，深入追蹤人類與靈長類胚胎的骨盆發育過程，並發現了兩個關鍵的「翻轉」時刻，讓人類骨盆走上了與其他猿類完全不同的道路。

一、骨盆的形狀，決定了走路的方式

非人靈長類，如黑猩猩與大猩猩，牠們的骨盆狹長而筆直，看起來像兩片立起來的刀片。這樣的形狀非常適合攀爬樹木，卻不利於長時間步行。相比之下，人類的骨盆展開到身體兩側，呈現碗狀結構。這種設計使得我們的重心更穩定，不僅便於行走與奔跑，也能在懷孕時支撐逐漸成長的胎兒。

二、第一次翻轉：七週大的胚胎

研究團隊蒐集了超過100份人類與靈長類的胚胎標本，並透過斷層掃描與顯微分析，觀察骨盆發育的細節。他們驚訝地發現，在人類胚胎大約53天（七週）時，髂骨的生長板方向會突然旋轉90度。這就像把一個直立的板子放平一樣，讓骨盆從「高而窄」的模式轉變為「短而寬」的模式，奠定了人類步態的基礎。

三、第二次翻轉：二十四週的延遲骨化

骨骼的形成通常是從中心往外逐漸骨化，也就是軟骨逐漸轉變為硬骨。但在人類，髂骨卻反其道而行，僅從邊緣開始骨化，而中心長時間保持軟骨狀態。這種「延遲骨化」讓骨盆擁有額外16週的時間可以調整與塑形，最終形成適合長距離步行與奔跑的堅固結構。

四、基因是幕後的設計師

在這背後，科學家也找到了一組關鍵的基因調控網路。

1、SOX9：負責軟骨細胞的分化，影響第一次翻轉。 2、PTH1R：參與生長板的動態控制。 3、RUNX2：決定骨化的時間，確保第二次翻轉能順利進行。

如果這些基因出現突變，就可能導致骨盆過窄或畸形，甚至造成罕見的先天性疾病。

五、演化的足跡：從地猿到直立人

這些翻轉並非一蹴可幾，而是在數百萬年的演化過程中逐步建立的。約500–800萬年前，人類祖先與非洲猿類分道揚鑣；440萬年前的「地猿」已經顯現出短而寬的骨盆雛形；到320萬年前的「南方古猿露西」，步態已能穩定直立。而200萬年前的直立人，則進一步展現了延遲骨化帶來的奔跑優勢。

六、分娩的矛盾：或許不是妥協

科學家過去常認為，人類骨盆是演化的妥協：狹窄的骨盆便於行走，卻讓分娩變得困難。但這項新研究提出另一種可能：第一次翻轉反而拓寬了產道，讓分娩壓力降低，並為腦容量的快速成長鋪平道路。

七、結語

這項跨越發育生物學、基因學與古人類學的研究，為人類直立行走的起源提供了新的解釋。它提醒我們，演化並不是單一事件，而是一連串微妙的發育時序與基因調控，最終造就了我們獨特的步態。正如Capellini教授所言：

「我們必須以人類的模式，而非黑猩猩的模式，來重新解讀人類大腦與骨骼的演化歷程。」

參考文獻

Capellini, T. D., et al. (2025). Developmental shifts in ilium growth and ossification underlie the evolution of the human pelvis. Nature.

Lovejoy, C. O. (2009). Reexamining Human Origins in Light of Ardipithecus ramidus. Science, 326(5949), 74–74e8.

Ruff, C. (2017). Mechanical constraints on the evolution of the pelvis. Journal of Anatomy, 231(2), 151–166.