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拥有变异的基因,西藏人无氧登珠峰如履平地,原因在于特殊的血液

2020年08月07日

青藏高原的人们以其令人难以置信的强大心肺能力而闻名,当其他人屈服于高原疾病的毁灭性症状时,他们显然轻松地攀登了地球上最高的山峰珠穆朗玛峰。就好像他们生来就是为这项任务而生的。

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珠峰脚底下的西藏夏尔巴人

越来越多的科学证据证实,通过基因分析表明,藏族人已经适应了山区生活的严酷性,他们成功的生物秘密写在他们的DNA中。

“在过去的15,000年里,人类种群经历了如此强烈的选择,并经历了如此重大的变化。科学家团队发表了一项研研究报告书,里面PLOS遗传学首次对27个藏族个体进行全基因组序列分析。这项研究发现了三种有助于山区生活的新基因,并证实了先前已知的两种基因。这些基因变异使藏人能够更有效地代谢氧气,防止维生素D缺乏,从而缺氧。

为珠峰大本营运送物资

关于通过自然选择进行生物适应的新兴故事是引人入胜和复杂的。科学家说:“藏族和汉族之间的人口历史更为复杂,而且比以往任何人都认识到的要远。”根据这一新的分析,这两个群体有着密切的联系,尽管它们至少在44000年前就在遗传上分离了。尽管分离,但在九千多年前,这两个群体之间仍有大量的基因混合。

丹尼索瓦人复原图

然而,尽管这种混合是存在的,但藏人已经进化并保持了适合他们对于海拔5000米以上的的生活方式,然而汉族是一个低海拔群体,并没有这些基因特点。这是一个经典的达尔文自然选择,随机的遗传突变可以导致有利于生存的性状,因此优先传给后代。

西藏人运输物资

帮助西藏人适应高海拔的基因之一被称为EPAS 1。这一基因的藏人变异做了一件令人惊讶的事情,它实际上降低了高海拔地区血液中血红蛋白的数量。血红蛋白是红细胞中的一种蛋白质,它将氧气输送到你的身体。令人惊讶的是,西藏人在高海拔地区的血红蛋白计数会更低;正常情况下,我们的身体会通过增加血液中的血红蛋白来应对较低的氧分压,从而使更多的氧气进入肌肉。更令人惊讶的是,其他适应高海拔环境的人群,包括南美安第斯山脉和非洲的埃塞俄比亚高地,在一定程度上是通过提高血红蛋白的数量来实现的。

EPAS 1基因图谱

然而,西藏人却采取了不同的做法。而不是增加血红蛋白计数,他们的身体有几个适应,使他们更有效地使用氧气,所以他们需要较少的氧气。这使得他们能够在高海拔地区保持相对较低的血红蛋白计数,这有助于避免高血红蛋白计数的一些潜在缺点。血红蛋白会使血液增厚,血液越厚就越有可能结块,从而增加患心脏病和中风的风险。

在西藏,一家人乘马车旅行

关于西藏EPAS 1基因变体,它首先出现在丹尼索万人中,是尼安德特人的一个古老的表亲,在现代人类的祖先离开非洲并在整个星球上扩散之前,他们在亚洲漫游。最近爆出的消息显示,非洲以外地区的人类拥有1%至2%的尼安德特人DNA,澳大利亚土著人和美拉尼西亚人拥有1%至2%的DNA。达5%的丹尼索瓦人DNA使人类如何殖民地球的图景变得复杂。

科学家说:“在过去的两百万年里,人类进化的复杂历史有许多事情我们仍然不理解。”

现代智人和尼安德特人丹尼索瓦人的关系

从第一批在非洲出现的人口中,随着特别成功的群体想出了如何生存和扩散的办法,出现了殖民浪潮。近两百万年前,直立人出现并相当迅速地蔓延到整个欧亚大陆。第二波来自非洲的浪潮可能发生在70万年前。这个群体是取代了早期的殖民者还是与他们混在一起?这个答案在很大程度上对科学来说仍然是个谜,尽管新的DNA证据已经开始解开这个问题的答案。

我们所知道的是,当真正的现代人在六万到四万年前出现并在欧亚大陆传播时,他们遇到了其他人类群体,包括尼安德特人还有丹尼索瓦人人。他们杂交了。

协助登山者登顶的西藏夏尔巴人

我们不知道智人他们在穿越这片土地时和尼安德特人丹尼索瓦人是相爱还是开战,但我们确实知道,我们受益于他们在此过程中偶然发现的基因,包括EPAS 1的变体,它帮助藏人活到今天的血红蛋白含量较低的水平。

科学家团队从丹尼索瓦人遗传学中了解到这些并不令人惊讶,因为早期的研究已经揭示了这一点。令人惊讶的是,他们在对整个基因组的分析中没有遇到来自这些古老表亲的高海拔适应的新例子。

西藏最古老的zu

遗传混合实验的结果在个体层面是复杂的,更不用说种群水平或物种水平了。揭开人类起源的秘密是一项艰巨的任务,然而我们的科学工具却在不断改进。就在最近,科学家们宣布复苏尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA,不是来自化石骨头,而是来自洞穴泥土。如果我们能从尘埃中提取基因线索,我们就回得知我们遥远的家谱。

DNA螺旋图

“化石记录在亚洲不是特别好,所以科学家们希望随着时间的推移,这将改善,我们将开始获得古老的DNA,“我们有许多来自尼安德特人的古老DNA样本,但几乎没有来自亚洲的样本。如果化石记录被填满,我们将开始了解亚洲古老人类的丰富而复杂的遗传学。