四肢長度由什麼決定？受什麼影響？

60多年來，科學家們推測，一個人的身形和身體大小會受到他們居住地的氣候的影響。現在，一項來自田納西州諾克斯維爾大學的新研究表明，兩者之間存在更多影響因素。

本文的共同作者—Kristen Savell，人類學系博士三年級，第一次記錄了進化選擇如何導致全球各地人們的四肢變化。

這項研究於本周出版在《美國國家科學院進展》上。Savell、UT人類學副教授本傑明·奧爾巴赫和伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的人類學副教授查爾斯·羅斯曼共同完成了這項工作。

研究表明，手臂和腿部的長骨並不是獨立進化的，與科學家早前認為的不一致。相反，「他們都在以我們不知道的方式共同發育。」Savell說。

自20世紀中期到末期，科學家們推測，人群已經適應了基於其地理緯度的居住環境，以最大限度地減少熱量損失。那些生活在溫暖的氣候中的人，往往四肢較長，身體變窄，而那些生活在寒冷的氣候里的人，往往四肢較短，軀體較寬。這些理論的基礎是19世紀發展的兩大科學法則，如今分別被稱為伯格曼法則和阿倫法則。

研究人員利用四個地理區域的人群，研究了身體比例和緯度之間的關係：撒哈拉以南的非洲、北非、歐洲溫帶和北極。

Savell和他的同事們，使用相同的人群以獲得可比較的數據，比較了14個人類種群，共計400多人的四個長骨的變化—肱骨（上臂）、橈骨（前臂）、股骨（大腿）、脛骨（小腿）以及股骨頭直徑和骨盆寬度。14間人類群體包括超過400人。

他們發現，兩個長骨—前臂（橈骨）和小腿（脛骨）以及身體的總體大小確實如預期一樣，發生的變化與自然選擇一致—緯度越高，身高越矮。

然而，手臂（肱骨）和大腿（股骨）的增長不僅僅只受自然選擇的直接影響。股骨根本不受所有定向自然選擇的影響。Savell和他的同事們還發現，單單自然選擇這一個因素，會使得肱骨在氣候寒冷的高緯度地區延長。這一發現是違背伯格曼原則和阿倫原則的，這兩個原則表明自然選擇會使長臂在高緯度地區變短。Savell和他的同事們發現，這是因為脛骨和橈骨與遺傳相關。遺傳和自然選擇兩個因素加在一起，最後長臂在高緯度地區也較長。而肱骨會隨著長臂骨骼的變化而變化。脛骨和橈骨對自然選擇做出的應答，以及他們與肱骨的遺傳關係，克服了自然選擇對肱骨的直接影響。

該研究支持多種通過遺傳聯繫的相互作用而產生的力量與自然選擇的力量共同影響人類的身形和身體大小的想法。

「即使進化模式匹配的期望，他們的基本過程可能不會，」Savell說。「重要的是要注意了解測量如何不同的共變彼此的重要性，是所有生物學家和生物人類學家很重要。同樣重要的是，我們理解正在推動我們在自然中觀察到的模式，以及學習模式的過程他們自己。」

Savell指出，她和她的合作者指的是在進化水平上，肢骨長度的變化，因此其數據並不適用於發生在個人一生中的差異。

「我們正在思考的是，適應緯度—通常被解釋為氣候的代名詞，如何影響了很多很多代的進化。」她說。

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