Als evolutiebioloog Terence D. Capellini de lichaamsdelen zou rangschikken die ons in wezen menselijk maken, zou het bekken zich dicht bij de top bevinden.

Het ontwerp maakt het immers mogelijk voor mensen om rechtop te lopen op twee benen (in tegenstelling tot onze neven en nichten van primaten) en het maakt het voor moeders mogelijk om baby's met grote hoofden (dus grote hersenen) te baren. Op anatomisch niveau wordt het bekken goed begrepen, maar die kennis begint af te brokkelen als het gaat om hoe en wanneer deze uiterst belangrijke structuur vorm krijgt tijdens de ontwikkeling.

Een nieuwe studie van het laboratorium van Capellini brengt daar verandering in. Gepubliceerd in Wetenschapsvooruitgang , het werk laat zien wanneer tijdens de zwangerschap het bekken vorm krijgt en identificeert de genen en genetische sequenties die het proces orkestreren. Het werk kan op een dag licht werpen op de genetische oorsprong van bipedalisme en de deur openen voor behandelingen of voorspellers van heupgewrichtsaandoeningen, zoals heupdysplasie en heupartrose.

"Dit artikel is echt gericht op wat alle mensen delen, namelijk deze veranderingen in het bekken waardoor we op twee benen konden lopen en ons in staat stelden een groot foetaal hoofd te baren", zegt Capellini, een nieuwe hoogleraar in de afdeling van Human Evolutionary Biology en senior auteur van de studie.

De studie toont aan dat veel van de kenmerken die essentieel zijn voor het lopen en de geboorte van de mens rond de 6 tot 8 weken tijdens de zwangerschap worden gevormd. Dit omvat belangrijke bekkenkenmerken die uniek zijn voor mensen, zoals de gebogen en komvormige vorm. De vorming vindt plaats terwijl botten nog kraakbeen zijn, zodat ze gemakkelijk kunnen buigen, roteren, uitzetten en groeien.

De onderzoekers zagen ook dat naarmate ander kraakbeen in het lichaam in bot begint te veranderen, dit zich ontwikkelende bekkengedeelte langer als kraakbeen blijft, zodat het tijd heeft om zich goed te vormen.

"Er lijkt een stalling te zijn die optreedt en door deze stalling kan het kraakbeen nog steeds groeien, wat best interessant was om te vinden en verrassend," zei Capellini. "Ik noem het een beschermingszone."

De onderzoekers voerden RNA-sequencing uit om te laten zien welke genen in de regio actief de vorming van het bekken in gang zetten en de ossificatie vertragen, wat normaal gesproken zachter kraakbeen in hard bot verandert. Ze identificeerden honderden genen die tijdens de periode van 6 tot 8 weken worden in- of uitgeschakeld om het ilium in het bekken te vormen, de grootste en bovenste botten van de heup met bladachtige structuren die buigen en roteren in een bassin om ondersteuning bij het lopen op twee benen.

In vergelijking met chimpansees en gorilla's zorgt de kortere en bredere heroriëntatie van onze bekkenbladen ervoor dat mensen ons gewicht niet naar voren hoeven te schuiven en onze knokkels niet hoeven te gebruiken om comfortabeler te lopen of te balanceren. Het helpt ook om de grootte van het geboortekanaal te vergroten. Apen daarentegen hebben veel smallere geboortekanalen en meer langwerpige iliumbotten.

De onderzoekers begonnen het onderzoek door deze verschillen te vergelijken in honderden skeletmonsters van mensen, chimpansees en gorilla's. De vergelijkingen toonden de opvallende effecten aan die natuurlijke selectie heeft gehad op het menselijk bekken, het ilium in het bijzonder.

Om te zien wanneer de ilium- en bekkenelementen die het geboortekanaal vormen, vorm begonnen te krijgen, onderzochten de onderzoekers 4 tot 12 weken oude embryo's onder een microscoop met toestemming van mensen die legaal hun zwangerschap hadden beëindigd. De onderzoekers vergeleken vervolgens monsters van het zich ontwikkelende menselijke bekken met muismodellen om de aan- en uitschakelaars te identificeren die de formatie activeren.

Het werk werd geleid door Mariel Young, een voormalig afgestudeerd onderzoeker in het laboratorium van Capellini die in 2021 afstudeerde met haar Ph.D. De studie was een samenwerking tussen het laboratorium van Capellini en 11 andere laboratoria in de VS en over de hele wereld. Uiteindelijk wil de groep zien wat deze veranderingen betekenen voor veelvoorkomende heupaandoeningen.

"Lopen op twee benen beïnvloedde onze bekkenvorm, wat ons ziekterisico later beïnvloedt," zei Capellini. "We willen dat mechanisme onthullen. Waarom beïnvloedt selectie op het bekken ons latere ziekterisico van de heup, zoals artrose of dysplasie? Het maken van die verbindingen op moleculair niveau zal van cruciaal belang zijn." + Verder verkennen

Waar komen de geslachtsverschillen in het menselijk bekken vandaan?