WASHINGTON - Penggerak bipedal - berjalan tegak dengan dua kaki - merupakan sifat dasar yang mendasari kesuksesan umat manusia. Para ilmuwan kini telah mengidentifikasi dua inovasi yang terjadi sejak lama dalam garis keturunan evolusi manusia yang membentuk kembali panggul dan membantu memfasilitasi karakteristik penentu ini.

Para peneliti meneliti dasar genetik bipedalisme, suatu kemampuan yang membedakan manusia dari primata lain, dengan mempelajari sampel jaringan embrionik yang tersimpan dari manusia dan berbagai spesies primata lainnya, dan menemukan sepasang pergeseran genetik yang terjadi pada nenek moyang kita.

Inovasi pertama melibatkan pembentukan tulang rawan selama perkembangan panggul embrionik. Hal ini memungkinkan ilium, tulang yang membentuk bagian atas panggul, untuk berubah dari tinggi, datar, dan sempit, seperti pada primata lain, menjadi pendek, lebar, dan melengkung, membantu menstabilkan tubuh untuk berjalan dan berlari tegak.

Inovasi kedua, yang merupakan pelengkap penting bagi pertumbuhan ukuran otak nenek moyang kita, memungkinkan penundaan dan pergeseran ke belakang dalam pembentukan tulang panggul selama perkembangan embrionik. Hal ini mempertahankan bentuk ilium baru yang menguntungkan sekaligus memungkinkan perempuan memiliki jalan lahir yang cukup besar untuk menampung bayi berotak besar.

"Tanpa perubahan ini, manusia kemungkinan besar tidak akan mungkin berjalan, dan peningkatan ukuran otak selanjutnya akan sulit dibayangkan," kata ahli biologi evolusi manusia dari Universitas Harvard, Terence Capellini, penulis senior studi yang diterbitkan pada hari Rabu di jurnal Nature.

"Bipedalisme adalah bentuk gerak yang memungkinkan nenek moyang kita melintasi wilayah yang luas dan akhirnya seluruh dunia," tambah Capellini.

Bipedalisme, yang menggantikan gerak menggunakan keempat anggota badan, membebaskan tangan untuk melakukan hal-hal lain seperti menggunakan alat, mengumpulkan dan menyiapkan makanan, memegang senjata, menciptakan karya seni, menggendong bayi, dan membawa barang-barang jarak jauh. Postur tubuh yang tegak memungkinkan pengamatan lingkungan yang lebih baik dan mengurangi luas permukaan tubuh yang terpapar sinar matahari langsung, sehingga membantu pendinginan lebih efisien di iklim panas.

Manusia menggunakan jenis bipedalisme yang tidak ditemukan pada primata hidup lainnya. "Ini adalah langkah kunci dalam apa yang menjadikan kita manusia," kata penulis utama studi, Gayani Senevirathne, seorang peneliti pascadoktoral Harvard di bidang biologi evolusi.

Misalnya, simpanse terkadang berjalan dengan dua kaki, tetapi terutama menggunakan gerak quadrupedal. Bipedalisme manusia secara anatomi berbeda dari bipedalisme yang ditunjukkan oleh hewan seperti burung dan kanguru, dan sebelumnya oleh dinosaurus tertentu seperti Tyrannosaurus.

"Bentuk bipedalisme kita sangat efisien dalam bentuk langkahnya, memungkinkan kita berjalan atau berlari jarak jauh dengan pengeluaran energi yang terbatas. Primata lain yang mencoba berjalan bipedal menggunakan lebih banyak energi, dan ini membebani mereka," kata Capellini.

Para peneliti mengidentifikasi lebih dari 300 gen yang terlibat dalam dua inovasi di balik bipedalisme manusia, termasuk tiga gen dengan peran yang sangat besar.

"Kami tidak menemukan satu pun `gen bipedalisme`. Sepertinya banyak sakelar DNA kecil - elemen pengatur - bekerja sama," kata Senevirathne.

Simpanse adalah kerabat genetik terdekat dengan spesies kita, Homo sapiens, yang muncul sekitar 300.000 tahun yang lalu di Afrika. Garis keturunan yang mengarah ke Homo sapiens terpisah dari garis keturunan yang mengarah ke simpanse sekitar 6-8 juta tahun yang lalu, menurut Capellini.

Fosil panggul tertua dalam garis keturunan manusia, yang ditemukan di Etiopia, berasal dari Ardipithecus ramidus dan berusia sekitar 4,4 juta tahun. Spesies ini merupakan hibrida pejalan tegak dan pemanjat pohon, dan memiliki beberapa ciri panggul seperti manusia.

Fosil terkenal yang disebut "Lucy", yang berasal dari sekitar 3,2 juta tahun yang lalu dari Etiopia dan mewakili spesies yang disebut Australopithecus afarensis yang menggabungkan ciri-ciri seperti kera dan manusia, menunjukkan ciri-ciri panggul yang lebih mirip manusia.

Capellini mengatakan fosil-fosil ini menunjukkan bahwa perubahan evolusioner yang melibatkan bentuk ilium telah terjadi pada saat spesies ini menjelajahi lanskap Afrika.

Pelvis terbentuk melalui proses yang dimulai ketika sel-sel tulang rawan tersusun menjadi struktur yang disebut lempeng pertumbuhan, yang...Air mengeras menjadi tulang, sebuah transisi yang dikenal sebagai osifikasi.

Inovasi panggul pertama dari dua inovasi tersebut melibatkan reorientasi lempeng pertumbuhan sebesar 90 derajat untuk membuat ilium melebar, alih-alih tinggi. Penataan ulang ini menyediakan titik perlekatan bagi otot gluteus untuk menjaga keseimbangan saat seseorang memindahkan berat badan dari satu kaki ke kaki lainnya selama bergerak.

Inovasi kedua, yang melibatkan penundaan osifikasi panggul, kemungkinan terjadi pada saat nenek moyang kita mencapai peningkatan ukuran otak yang signifikan sekitar 1,6 juta tahun yang lalu, kata Capellini.

"Dengan cara ini, panggul dapat tumbuh lebih besar dan mempertahankan bentuk yang penting untuk berjalan - tetapi juga mempertahankan bentuk jalan lahir yang pada akhirnya akan digunakan untuk memungkinkan bayi berotak besar melewatinya," tambah Capellini.