在极端海拔高度呼吸稀薄的空气是一项巨大的挑战——每吸一口气吸入的氧气都更少。然而,一万多年来,生活在青藏高原的藏族妇女不仅在这样的环境中生存下来,而且茁壮成长。

进化在行动藏族女性如何在高海拔稀薄的氧气中生存

凯斯西储大学名誉教授辛西娅·比尔 (Cynthia Beall) 领导的一项研究解答了其中一些问题。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上,揭示了藏族女性的生理特征如何增强她们在如此缺氧的环境中生育的能力。

比尔说,这些发现不仅凸显了藏族女性非凡的适应力,还为人类适应极端环境的方式提供了宝贵的见解。这类研究还为人类发展、我们如何应对未来的环境挑战以及患有与各种海拔高度的缺氧相关疾病的人的病理生物学提供了线索。

比尔说:“了解这些人群如何适应,可以让我们更好地掌握人类进化的过程。”

Beall 和她的团队对 417 名年龄在 46 岁到 86 岁之间的西藏女性进行了研究,她们居住在青藏高原南部边缘尼泊尔上木斯塘海拔12,000 到 14,000 英尺的地方。

他们收集了这些女性的生育史、生理测量数据、DNA 样本和社会因素。他们想了解在高原缺氧(空气和血液中氧气含量低)的情况下,氧气输送特性如何影响活产数量——这是进化适应度的一个关键指标。

适应稀薄空气

他们发现,生育孩子最多的女性拥有一套独特的血液和心脏特征,可以帮助她们的身体输送氧气。

报告活产最多的妇女的血红蛋白(携带氧气的分子)水平接近样本平均水平,但她们的血氧饱和度更高,可以更有效地向细胞输送氧气,而不会增加血液粘度;血液越粘稠,心脏的负担就越大。

“这是一个持续进行的自然选择的例子,”比尔说,他也是该大学的萨拉·艾德尔·派尔人类学教授。“西藏女性已经进化出一种平衡身体氧气需求的方式,而不会让心脏过度劳累。”

了解人类进化的一扇窗户

Beall 的跨学科研究团队于 2019 年进行了实地考察,其中包括长期合作者、凯斯西储大学医学院的 Brian Hoit 和 Kingman Strohl,以及其他美国和国际研究人员。该团队与尼泊尔喜马拉雅山的当地社区密切合作,聘请当地妇女担任研究助理,并与社区领导人合作。

他们研究的一种遗传特征可能起源于大约 5 万年前生活在西伯利亚的丹尼索瓦人;他们的后代后来迁移到青藏高原。

这种特征是 EPAS1 基因的一种变体,是青藏高原原住民所特有的,可调节血红蛋白浓度。其他特征,如肺部血流量增加和心室变宽,进一步增强了氧气输送。

这些特征有助于提高生殖成功率,为人类如何适应空气和身体中终生低氧水平提供了见解。