Tybetanki zamieszkujące Wyżynę Tybetańską przez tysiące lat przystosowywały się do środowiska ubogiego w tlen i prosperowały pomimo rozrzedzonego powietrza.
Ostatnie badania ujawniają, że te adaptacje obejmują unikalne cechy krwi i serca, które optymalizują dostarczanie tlenu, wsparte specyficznymi zmianami genetycznymi, takimi jak gen EPAS1, powiązany ze starożytnymi Denisovanami.
Adaptacja na dużych wysokościach
Oddychanie rozrzedzonym powietrzem na dużych wysokościach stanowi poważne wyzwanie – z każdym oddechem jest po prostu mniej tlenu. Jednak przez ponad 10 000 lat Tybetanki żyjące na Płaskowyżu Tybetańskim nie tylko przetrwały, ale prosperowały w tym trudnym środowisku.
Niedawne badania prowadzone przez Cynthię Beall, emerytowaną profesor nadzwyczajną na Uniwersytecie Case Western Reserve, rzucają światło na to zjawisko. Opublikowano dzisiaj (21 października) w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk (PNAS) badanie ujawnia, jak wyjątkowe cechy fizjologiczne Tybetanek poprawiają ich zdolność do reprodukcji w środowisku ubogim w tlen.
Odkrycia te podkreślają nie tylko niezwykłą odporność Tybetanek, ale także dostarczają cennych informacji na temat tego, jak ludzie mogą przystosować się do ekstremalnych warunków. Badania te dostarczają również wskazówek na temat ewolucji człowieka, tego, w jaki sposób możemy stawić czoła przyszłym wyzwaniom środowiskowym, a także biologii warunków związanych z niskim poziomem tlenu na dowolnej wysokości.
„Zrozumienie, w jaki sposób przystosowują się takie populacje” – powiedział Beall – „pozwala nam lepiej zrozumieć procesy ewolucji człowieka”.
Odkrywanie ewolucyjnej sprawności na dużych wysokościach
Beall i jej zespół zbadały 417 Tybetanek w wieku od 46 do 86 lat, które mieszkają na wysokości od 3000 do 5000 metrów nad poziomem morza w Górnym Mustangu w Nepalu, na południowym krańcu Płaskowyżu Tybetańskiego.
Zebrali dane na temat historii reprodukcji kobiet, pomiarów fizjologicznych, DNA próbki i czynniki społeczne. Chcieli zrozumieć, w jaki sposób cechy dostarczania tlenu w obliczu niedotlenienia na dużych wysokościach (niski poziom tlenu w powietrzu i krwi) wpływają na liczbę żywych urodzeń – kluczową miarę sprawności ewolucyjnej.
Odsłonięcie doboru naturalnego poprzez sukces reprodukcyjny
Odkryli, że kobiety, które urodziły najwięcej dzieci, miały unikalny zestaw cech krwi i serca, które pomagały ich organizmom dostarczać tlen. Kobiety, które zgłosiły najwięcej urodzeń żywych, miały poziom hemoglobiny, cząsteczki przenoszącej tlen, bliski średniej w próbce, ale ich nasycenie tlenem było wyższe, co umożliwiło skuteczniejsze dostarczanie tlenu do komórek bez zwiększania lepkości krwi; im gęstsza krew, tym większe obciążenie serca.
„To przypadek ciągłej selekcji naturalnej” – stwierdziła Beall, także profesor antropologii Sarah Idell Pyle na uniwersytecie. „Tybetańskie kobiety ewoluowały w sposób, który równoważy zapotrzebowanie organizmu na tlen bez przeciążania serca”.
Śledzenie wkładu genetycznego w adaptację
interdyscyplinarny zespół badawczy Bealla, w skład którego wchodzili długoletni współpracownicy Brian Hoit i Kingman Strohl, z Case Western Reserve School of Medicine oraz inni badacze z USA i zagranicy przeprowadzili w 2019 r. badania terenowe. Zespół ściśle współpracował z lokalnymi społecznościami w Himalajach Nepalu, zatrudniając lokalne kobiety jako asystentki badawcze i współpracując z liderami społeczności.
Jedna z cech genetycznych, które badali, prawdopodobnie pochodzi od Denisowian, którzy żyli na Syberii około 50 000 lat temu; ich potomkowie wyemigrowali później na Płaskowyż Tybetański. Cecha jest odmianą cechy EPAS1 gen, który jest unikalny dla populacji rdzennych Wyżyny Tybetańskiej i reguluje stężenie hemoglobiny. Inne cechy, takie jak zwiększony przepływ krwi do płuc i szersze komory serca, dodatkowo zwiększają dostarczanie tlenu. Cechy te przyczyniły się do większego sukcesu reprodukcyjnego, zapewniając wgląd w to, jak ludzie przystosowują się do utrzymującego się przez całe życie niskiego poziomu tlenu w powietrzu i swoim ciele.
Odniesienie: „Wyższa zawartość tlenu i transport charakteryzują etniczne Tybetanki żyjące na dużych wysokościach i osiągające najwyższy sukces reprodukcyjny w ciągu całego życia” 21 października 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2403309121
