当萨米尔·尼古拉斯·巴瑟姆试图攀登珠穆朗玛峰洛子峰冰壁时,即使配备了氧气设备,他仍感到呼吸困难。在这片环境恶劣的山区,气温骤降至零下30摄氏度,氧气含量比海平面低70%,每一步都成为了一种折磨。
然而,萨米尔注意到他的夏尔巴朋友们以平静且轻松的方式超越了他。他们的平均体重仅为16公斤,展现出了不可思议的体力和耐力。萨米尔回忆道:“他们是超人。”夏尔巴人,这个以其天生的登山技能而在世界范围内闻名的藏族群体,在这片高海拔的严酷环境中展现出了他们的卓越天赋。
然而,如果这些夏尔巴人前往瓦拉纳西并生病了,医院的医生可能会发现,与普通的平原居民相比,他们的血压偏高,血红蛋白含量却较低。这些夏尔巴协作常常会接受不必要的药物治疗。尽管中国和美国的科学家已经分离出了能够适应高海拔环境的基因,但他们一直缺乏详细的生化分析。
直到最近,一支印度科学家团队进行了深入的研究,探索了喜马拉雅地区的动物是如何在如此充满挑战的栖息地中生存了几个世纪的。通过这项研究,他们发现了适应高海拔环境的独特生理机制。这些发现不仅有助于理解自然适应的生物学机制,还可能为未来的生物工程和医学治疗提供启示。
喜马拉雅山区的多元民族
喜马拉雅山区,这个地球上最高的地方,不仅有着秀丽的自然风光,还生活着几个高海拔民族,他们的生活方式、文化和生理适应能力让人叹为观止。
首先,众所周知的是夏尔巴人,他们因适应高海拔生活和登山而闻名于世。根据2011年的人口普查,印度约有16,012名夏尔巴人。尽管喜马拉雅山还有其他高海拔民族,但夏尔巴人在搬运工行业中占据主导地位,以至于搬运工通常被外人称为“夏尔巴人”。
其次,藏人,他们是一个分布广泛的民族,居住在中国西藏自治区、甘肃、青海、四川和云南。在印度、不丹和尼泊尔也发现了他们的身影。印度有182,685名藏人,分散在孟加拉、喜马偕尔邦、阿鲁纳恰尔邦、拉达克、卡纳塔克邦和北阿坎德邦。
然后是雷普查人,他们是喜马拉雅山大吉岭和锡金的一个原住民部落,自称“Rong Migyit”(雷普查人)。他们的人数为47,331。
最后是布蒂亚部落,他们散布在喜马拉雅地区各地,人口约为23万。
这些民族以其强健的外表和崎岖的生活,教会了世界一二关于在低氧和恶劣地形的恶劣气候中进行极端生存的知识。他们的生活方式、文化和生理适应能力让人印象深刻。
“虽然在那里定居了很长一段时间,这个地区的人们通过基因组突变的形式获得了对抗极端气候条件的非凡方法。”印度贝拿勒斯印度教大学动物学系的Gyaneshwar Chaubey教授说道。
Chaubey教授是加尔各答大学和贝拿勒斯印度教大学的一个团队的成员,该团队分析了来自生活在海拔1,467米至2,258米之间的民族部落的178名个体的人体测量和生化参数。他们发现,高海拔地区的人群为了应对极端气候,血红蛋白明显较低,血压较高。相对较低的血红蛋白有利于高海拔地区人群的有效血液循环,使他们能够更有效地利用更少的氧气。
“在高海拔地区,低气压迫使心脏更加努力地跳动,以有效地循环氧气,”Chaubey教授解释道。
对于普通人来说,低氧可能会导致缺氧。然而,对于夏尔巴人和藏人来说,他们的高血压和低血红蛋白克服了这个问题。基因突变使它们的血红蛋白保持在较低水平,血红蛋白是一种天然的血液稀释剂,而高压可确保它有效地到达每个细胞。
“由于基因组突变而产生的适应能力使它们能够利用普遍存在的大气含氧量较低和寒冷的气候。然而,这些基因如何调节、表型仍然需要被发现。” Chaubey教授补充道。
相比之下,自1953年以来,已有300多名登山者在前往珠穆朗玛峰的途中死亡,其中三分之一死于缺氧。喜马拉雅山区的这些民族提供了一个研究人体如何适应极端环境的独特机会。
这项研究最近发表在《美国人类生物学杂志》上,涵盖了夏尔巴人、雷普查人、廓尔喀人、藏人和布蒂亚部落,他们自古以来就以喜马拉雅山为家。使用方差和多元线性回归方法对数据进行统计分析。
“由于基因组突变而产生的适应能力使它们能够利用普遍存在的大气含氧量较低和寒冷的气候。然而,这些基因如何调节、表型仍然需要被发现。” Chaubey教授强调需要扩大由中国人和美国人发起的基因研究。
神秘的基因组传递
令人惊讶的是,科学家们发现,高海拔适应家族(EPAS1)的主要基因是从古人类(称为丹尼索维亚人)渐渗到现代人类的结果。这个发现让我们进入了一个神秘的领域,丹尼索维亚人,这个距今37万年前的古老人类群体,因其化石是在西伯利亚阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞穴中被发现而得名的。他们在更新世时期生活,足迹遍及欧亚大陆、南亚和美拉尼西亚,然而,大约在3万年前,它们神秘地消失了。
Chaubey进一步解释说,EPAS1基因从丹尼索维亚人基因组传递给适应低氧的现代人类,使现代藏人和夏尔巴人能够比其他人更舒适地生活在高海拔地区。这一发现为我们揭示了一个全新的进化生物学机制,让我们对人类的适应性和多样性有了更深入的理解。
在喜马拉雅地区,人口的动态被山脉巨大的物理屏障所塑造,这也导致了长期的隔离、同族结婚和环境适应的现象。尽管对大陆人群的这些现象进行了研究,但对喜马拉雅人的此类研究却很少。因此,最新的研究是朝着更全面地了解其进化生物学迈出的一步。
在这项研究中,研究小组测量了10个参数,包括体重、身高、BMI、血压、脉搏率、SpO2、血红蛋白、血细胞比容和血糖水平。结果显示,平均而言,夏尔巴人和藏人的平均血红蛋白含量略高于12g/dl(14.9g/dl为对照值),而平均血压为142/94(120/80为对照值)。此外,布蒂亚人的血红蛋白水平最高(14.23),其次是雷普查人(13.6)。
该研究的主要作者Rakesh Tamang博士解释说:“血液中相对较低的血红蛋白有利于高海拔人群的有效血液循环,使他们能够更有效地利用更少的氧气。”这项研究不仅揭示了喜马拉雅地区的人口动态和进化生物学机制,也为更好地理解人类的适应性和多样性提供了有力的证据。
看看那些登山者怎么说
登山家贾恩维·斯里佩兰布杜鲁 (Jaahnvi Sriperanbuduru) 是一位超级英雄的崇拜者,而她所崇拜的英雄并非来自电影或小说,而是生活在现实中,他们就是那些在高海拔极端条件下生活
年仅16岁时,Jaahnvi就已经登顶四大洲的最高峰,她对这些地方的居民有着深深的敬仰。“对于夏尔巴人来说,他们的身体结构比世界上任何人都不同。他们的脉搏可能会降至最低,但这就是他们身体的构造,绝对正常。”她曾亲眼目睹了男人、女人、儿童甚至老年人在极端条件下的生活。他说:“与夏尔巴协作不同,我们每次前往高海拔环境时都需要让身体适应,因为我们通常生活在100%的氧气环境中。”
登山教练、国家探险奖获得者谢卡·巴布·巴奇帕利 (适应的时间和能力可能因人而异,但给予足够的时间适应低氧环境是登山者最大的生存技巧。”
除了适应环境之外,登山者还需要喝大量的水以防止脱水和高原反应,但喜马拉雅山人可以不喝水。“此外,我们还结合使用专门的设备、技术以及身心准备,以便在山区的极端条件下生存,而[夏尔巴协作]则不然,”他补充道。马扎罗山。他说:“冒险进入拉达克的偏远地区,尤其是赞斯卡地区,我情不自禁地观察到那些在母亲腿上玩耍的幼儿,他们被晒黑的红宝石脸颊,或者是那些在村里小路上奔跑的小孩子,他们从小就习惯了负重在山间穿梭。
另一方面,飞往列城的游客会立即感受到高海拔的影响。山的能力已经得到充分证明。
在这些高海拔地区,人类面临着最大的生存挑战。他们是真正的超级英雄,值得我们的敬仰和尊重。
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