Morfología pélvica en humanos y simios africanos. (A) La morfología de la pelvis humana contrasta con las morfologías pélvicas de nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés y los gorilas, vistos ventralmente (arriba) y lateralmente (abajo). (B) Comparación de la diferencia en la variación estandarizada por sexo en los rasgos pélvicos entre gorilas (Gorilla gorilla), chimpancés (Pan troglodytes) y humanos modernos (Homo sapiens). Crédito:Avances científicos (2022). DOI:10.1126/sciadv.abq4884
Si el biólogo evolutivo Terence D. Capellini clasificara las partes del cuerpo que nos hacen esencialmente humanos, la pelvis se ubicaría cerca de la parte superior.
Después de todo, su diseño hace posible que los humanos caminen erguidos sobre dos piernas (a diferencia de nuestros primos primates) y hace posible que las madres den a luz bebés con cabezas grandes (por lo tanto, cerebros grandes). A nivel anatómico, la pelvis se comprende bien, pero ese conocimiento comienza a desmoronarse cuando se trata de cómo y cuándo esta estructura súper importante toma su forma durante el desarrollo.
Un nuevo estudio del laboratorio de Capellini está cambiando eso. Publicado en Science Advances , el trabajo muestra cuándo durante el embarazo toma forma la pelvis e identifica los genes y las secuencias genéticas que orquestan el proceso. El trabajo puede algún día arrojar luz sobre el origen genético del bipedalismo y abrir la puerta a tratamientos o predictores de trastornos de la articulación de la cadera, como la displasia de cadera y la artrosis de cadera.
"Este artículo se centra realmente en lo que comparten todos los seres humanos, que son estos cambios en la pelvis que nos permitieron caminar sobre dos piernas y dar a luz a una gran cabeza fetal", dijo Capellini, profesor titular recientemente en el Departamento. de Biología Evolutiva Humana y autor principal del estudio.
El estudio muestra que muchas de las características esenciales para la marcha humana y el nacimiento se forman alrededor de las 6 a 8 semanas durante el embarazo. Esto incluye características pélvicas clave exclusivas de los humanos, como su forma curva y similar a un lavabo. La formación ocurre mientras los huesos aún son cartílagos, por lo que pueden curvarse, girar, expandirse y crecer fácilmente.
Los investigadores también observaron que, a medida que otros cartílagos del cuerpo comienzan a convertirse en hueso, esta sección pélvica en desarrollo permanece como cartílago por más tiempo, por lo que tiene tiempo para formarse correctamente.
"Parece que hay un estancamiento que ocurre y este estancamiento permite que el cartílago aún crezca, lo cual fue bastante interesante de encontrar y sorprendente", dijo Capellini. "Yo lo llamo una zona de protección".
Los investigadores realizaron la secuenciación del ARN para mostrar qué genes en la región están desencadenando activamente la formación de la pelvis y están deteniendo la osificación, que normalmente convierte el cartílago más blando en hueso duro. Identificaron cientos de genes que se activan o desactivan durante la marca de 6 a 8 semanas para formar el ilion en la pelvis, los huesos más grandes y superiores de la cadera con estructuras en forma de cuchilla que se curvan y giran en una cuenca para apoyo para caminar sobre dos piernas.
En comparación con los chimpancés y los gorilas, la reorientación más corta y más ancha de nuestros omóplatos pélvicos hace que los humanos no tengamos que desplazar la masa de nuestro peso hacia adelante y usar nuestros nudillos para caminar o mantener el equilibrio con mayor comodidad. También ayuda a aumentar el tamaño del canal de parto. Los simios, por otro lado, tienen canales de parto mucho más estrechos y huesos ilion más alargados.
Los investigadores comenzaron el estudio comparando estas diferencias en cientos de muestras de esqueletos de humanos, chimpancés y gorilas. Las comparaciones demostraron los sorprendentes efectos que la selección natural ha tenido en la pelvis humana, en particular en el ilion.
Para ver cuándo comenzaron a tomar forma el ilion y los elementos pélvicos que forman el canal del parto, los investigadores examinaron bajo un microscopio embriones de 4 a 12 semanas de edad con el consentimiento de personas que habían interrumpido legalmente sus embarazos. Luego, los investigadores compararon muestras de la pelvis humana en desarrollo con modelos de ratón para identificar los interruptores de encendido y apagado que desencadenan la formación.
El trabajo fue dirigido por Mariel Young, ex investigadora graduada en el laboratorio de Capellini que se graduó en 2021 con su Ph.D. El estudio fue una colaboración entre el laboratorio de Capellini y otros 11 laboratorios en los EE. UU. y en todo el mundo. En última instancia, el grupo quiere ver qué significan estos cambios para las enfermedades comunes de la cadera.
"Caminar sobre dos piernas afectó nuestra forma pélvica, lo que afecta nuestro riesgo de enfermedad más adelante", dijo Capellini. "Queremos revelar ese mecanismo. ¿Por qué la selección en la pelvis afecta nuestro riesgo posterior de enfermedad de la cadera, como la osteoartritis o la displasia? Será fundamental hacer esas conexiones a nivel molecular". ¿De dónde vienen las diferencias de género en la pelvis humana?
