PNAS：人族大脑的进化受到胎儿和骨盆限制的影响

顾汉现

PNAS：人族大脑的进化受到胎儿和骨盆限制的影响

作者：EurekAlert!来源：EurekAlert!2012-5-8 12:59:25

12-5月7日，国际著名杂志PNAS上的一项研究提出，当人类祖先物种从四足行走转向两足行走的时候，人族大脑的进化可能一直受到了胎儿和骨盆的限制。Dean Falk及其同事分析了生活在大约250万年前的南方古猿阿法种（Australopithecus africanus）个体残骸的CT图像。

昵称为汤恩幼儿的这个被分析的样本在大约3到4岁的时候死亡。这具化石包括了脸、鄂和牙齿的大部分，以及颅骨的天然内部铸型。这组科研人员确定了这个个体的额缝——年轻颅骨的额骨两半之间密实的连接组织——仅仅是部分融合了。与成年黑猩猩、倭黑猩猩以及其他人族动物的类似颅骨结构的比较表明，在大猿中，这个骨缝在出生之后不久就像拉链一样正常闭合了。对于人类，这种融合发生在出生之后的很长时间。

考虑到让一个大头的新生儿通过一个为了两足行走而重新配置的压缩的产道的困难，人族动物骨缝的延迟融合或不融合可能代表了一种适应性的优势，减轻了分娩过程的困难。缺乏融合可能也会允许前额叶皮层扩张，前额叶皮层是人类大脑对于高级认知能力具有关键作用的一个部分。

http://www.pnas.org/content/early/2012/04/23/1119752109

顾汉现

作者：Naoki Morimoto 来源：PNAS

发布时间：2012-5-15 15:57:02

“分娩困境”已困扰人类数百万年

对人类来说，分娩并非一件易事，胎儿大大的脑袋很难通过产道，这对产妇和胎儿都是巨大的挑战。所幸胎儿的头骨并没有完全愈合定型，受到挤压时能够改变形状，这种情况可以持续到2周岁。一项新的研究揭示，骨缝的愈合延迟现象早在300万年前就出现在人类祖先身上了，虽然那时胎儿的头颅比现代人小得多。一个合理的解释是，直立行走改造了骨盆的结构，也使分娩变得相当困难，骨缝愈合延迟是伴随着直立行走而出现的适应现象。



黑猩猩（左）、南方古猿（中）、右（现代人）幼儿的颅骨愈合情况


猩猩和其它高等灵长类的分娩相对容易些。新生的黑猩猩脑量为155cc，只有人类的一小半，另外人类的骨盆结构也与其它灵长类不同。直立行走限制了骨盆的高度和宽度，为分娩造成了困难，这便是人类的“分娩困境（obstetric dilemma）”。头骨愈合的延迟不仅略微缓解了分娩的困难，还为人类大脑发育提供了空间：新生儿的脑量仅为400cc，成年之后竟可达1400cc。

为研究人类演化过程中，骨缝愈合现象何时出现，圣塔菲高级研究院（School for Advanced Research in Santa Fe）的人类学家D.Falk组织研究团队，考察了大量古人类化石、现代人、黑猩猩和狒狒的头骨愈合情况，并在《国家科学院院刊》（PNAS）上介绍了研究成果。其中最引人注目的材料是“汤恩幼儿（Taung child）”，这是一件4岁龄的南方古猿非洲种（Australopithecus africanus）化石，它包括了头骨和自然形成的颅内模，保存了骨缝的印痕。

研究者们使用CT扫描技术，在电脑上建立了汤恩幼儿的颅内模虚拟形象，重点考察额缝的生长情况。额缝（metopic suture）也成额中缝，将额骨分成左右两部分，自鼻根至冠状缝，幼儿两岁左右，额缝从鼻根开始愈合，像拉链一样将额骨的两部分拼接起来。研究小组发现，汤恩幼儿的额缝并没有愈合，其脑量为400cc。但它的大脑继续发育的空间并不大，因为成年南方古猿脑量也仅为460cc。（化石网）