本文较长，信息量较大而有点晦涩，但相信认真阅读有助于解答这一问题。

成年人的骨骼与婴幼儿时期的骨骼形状大相径庭，每个人的长相面貌也不尽相同。为什么会这样呢？很多人的理解就是单纯的基因遗传问题，其实这只是骨骼形状形成的一个重要原因，后天外界环境的影响亦不可忽视。

遗传决定了生长发育的潜力（最大限度），而后天外界环境则影响这种先天潜力的发挥，决定实际中骨骼发育所能达到的程度。基因决定骨骼的初始形状，而肌肉牵拉、重力等后天因素决定骨骼的最终形状。下面从骨骼形成的起始开始，对骨骼形态的变化进行阐述。

一、骨骼的初始发育

骨骼的形成一般在胚胎早期就已经开始，受孕后的第 8 周，在基因的作用下，胚胎的软骨和结缔组织逐渐形成骨骼的初始形态，并开始骨化。骨化是指骨组织的生成过程中，造骨细胞（成骨细胞）在骨基质中发生钙质沉着。骨化有两种类型，即膜内成骨、软骨内成骨^[1]。

①膜内骨化（intramembranous ossification）：指从纤维膜发展成骨的过程，头骨、颌面骨以及锁骨等扁平骨的形成过程就属于此类。骨骼形成的开端始于胚胎谱系的间充质细胞向未来形成骨骼的部位进行迁移。膜内骨化开始时，胚胎骨骼中的间充质细胞聚集在一起，并逐渐分化为特定细胞。这些细胞中的部分会分化成毛细血管，而其余则会分化为成骨细胞。早期的成骨细胞会形成一个称为骨化中心的团簇中并处于其中，其后会随着骨组织的形成而向外扩散。成骨细胞分泌细胞外基质并沉积钙，从而使基质硬化。骨骼或类骨质的未矿化部分则在血管周围形成海绵状骨，而基质中的结缔组织分化成胎儿的红色骨髓；

②软骨内骨化（cartilaginous ossification）：是由透明软骨引起的骨发育过程，其以透明软骨作为模板，逐渐完全被新生骨所取代，从而形成骨骼。除颅骨、下颌骨以及锁骨等扁平骨骼外，身体的其他骨骼（尤其是长骨）均通过软骨内骨化而形成。

在孕 6-8 周的长骨中，部分间充质细胞分化为软骨细胞。软骨细胞会分泌基质，从而产生由透明质酸、硫酸软骨素、胶原纤维和水组成的柔性半固体基质，称为透明软骨。软骨没有血管，其主要通过周围软骨膜(一种覆盖软骨的膜)中的血管，从而在基质中扩散营养和清除代谢废物，而不是由血管直接运输。随着软骨细胞分泌基质的增加，软骨模型会越来越大，软骨膜中的血管会将成骨细胞带到软骨结构的边缘，这些成骨细胞会将钙质沉积在骨干周围，形成一圈，称为骨领（bone collar）。

由于软骨没有血管，这会导致软骨结构中心的软骨细胞死亡、解体，随后血管穿透因细胞解体而产生的间隙，扩大空洞，并会携带成骨细胞进入其中。这些扩大的空洞最终会形成髓腔(破骨细胞也伴随着入侵的血管进入其中)，成骨细胞贴附于残存的软骨基质表面沉积钙质，形成原始骨小梁，称为初级骨化中心。与此同时，软骨细胞会继续在软骨模板结构的末端生长(即将来的骨骺)，会使软骨模板的结构长度逐渐增加。当胎儿骨骼成型时，软骨仍然保留在骨骺，以及在关节表面作为关节软骨。出生后，同样的事件会持续发生在骺软骨，每一个活动的中心被称为次级骨化中心。在整个儿童和青少年时期，在骨干和骨骺之间仍然有一块薄的透明软骨板，称为生长板或骨骺板，会持续使人的骨骼长度增加。最终，这些透明的软骨会骨化，变为骨骺线，从而使身高增长停止。

二、骨骼形状的变化

胚胎期间，骨骼在基因的作用下，出现骨生长中心，逐渐骨化并形成固定的长宽比。但是，在骨骼发育的过程中，不单只有骨骼长度和宽度的变化，骨骼形状的变化亦及其重要。骨骼形状的变化受到基因、肌肉牵拉以及重力等应力作用的相互影响。

1、基因

在控制骨骼形状变化的过程中，第一要素就是基因^[2]。基因控制骨生长的中心位置、数量以及激活时间，决定骨骼的初始形状。以实验兔为例，其股骨的骨生长中心以 4 个非常小的软质椭圆球体的形式分布在体内，并按照一定的时间顺序先后被激活，一次为骨干、股骨头、大转子以及股骨髁。骨干部分在胚胎时期即已形成，而股骨头、大转子以及股骨髁等骨干上的突出部分，则是在出生后的 10d 内形成。到了生后 4-6 周，这 4 个独立的骨生长中心会相互接触融合，变为相对成熟的股骨。

身体的有效运动需要将力量从收缩的肌肉传递到骨骼，因此需要肌肉与骨骼之间形成有效连接，这就是肌腱 - 骨骼连接。肌肉通过其末端的肌腱附着在骨骼表面上，与骨骼形成串联，从而控制骨骼运动。这种附着连接的形成，发生于胚胎发育的过程中，Sox9 和 Scx基因以及 SCX/BMP4 通路在其中发挥关键作用^[3]。形成后期骨隆起的细胞，是一组独特的祖细胞的后代，并且以模块化结构的方式添加到发育中的长骨表面，而不是由形成骨干模板的软骨细胞分化而来^[4]。肌腱 - 骨骼连接的模块化结构由两个不同的祖细胞池启动，Sox9 阳性的祖细胞形成了软骨基质的初级圆柱形结构，随后形成肌腱，而 Sox9、scx 均呈阳性的祖细胞则产生骨隆起。

2、肌肉牵拉

骨骼的不同部位要经受不同的机械负载，骨隆起承受拉力，而关节表面则受压。肌腱 - 骨骼连接的模块化组装，可以很好地协调骨骼与附着肌腱之间的相互作用，不会干扰整个骨骼的结构。

基因的表达形成肌腱 - 骨骼连接的初始结构，而肌肉收缩引起的机械力参与调节骨骼、肌腱的最终形态，并调节肌腱至骨骼附着部位的发育。机械应力会影响肌腱 - 骨骼连接中的软骨细胞柱的伸长，并影响细胞外基质（ECM）的产生，从而影响骨隆起的形态。此外，肌肉收缩引起的机械负荷，可以通过?TGF-β?调节?Scx 的表达水平以控制肌腱的发育、骨骼的圆周形状以及局部控制皮质骨的厚度，从而在发育的过程中优化骨骼的承受负荷能力^[5]。因此，单侧咀嚼者的脸型会不对称，而经常咬口香糖、坚硬食物等咬肌发达者，脸型亦会较常人宽大。

3、重力

胎儿出生后，躯体骨骼需要承受身体重量。在应力方向上，由于成骨细胞与破骨细胞的共同作用，骨密度会在承受力量大的区域继续增加，形成坚硬的密质骨，造成不同部位的骨骼、甚至是同一骨骼的骨皮质厚薄不一、直径的粗细不等。在这个过程中，充斥着破骨细胞的溶骨作用、成骨细胞的造骨作用，进而对骨骼进行建模与重构，参与形成最终的骨骼形态。在儿童时期，主要为骨骼建模；而在成年时期，骨骼重构则占主导地位^[6]。骨骼的重塑对保持骨的机械强度非常重要，可以替换旧的、受损的骨骼，维持钙离子和磷酸盐稳态，并在生长过程中塑造骨骼，成年人的骨皮质更新率约为每年 2-3%。反复的压力，例如负重运动或骨骼创伤后愈合，会导致承受最大压力点处的骨骼增厚，从而能承受更大的负荷，这就是著名的沃尔夫定律（Wolff's Law）。

因此，骨骼的最终形态是由基因启动骨生长中心以及肌腱 - 骨骼连接模块，形成骨生长模板，随后在肌肉力量以及重力等应力的作用下重塑形成。