在一項新研究中首次發(fā)現(xiàn)了人類可以在遺傳上適應(yīng)潛水的證據(jù)。有證據(jù)表明，Bajau是一個印度尼西亞部分地區(qū)的土著人群，它具有基因擴大的脾臟，使他們能夠自由潛水到70米深處。

先前已經(jīng)假設(shè)脾臟在使人類長時間自由潛水方面起著重要作用，但脾臟大小和潛水能力之間的關(guān)系以前從未在人類基因水平上進行過檢查。

該研究結(jié)果發(fā)表在研究期刊Cell上，也可能對急性缺氧癥狀產(chǎn)生醫(yī)學(xué)影響，急性缺氧會導(dǎo)致急診醫(yī)療并發(fā)癥。

1000多年來，被稱為“海上游牧民族”的Bajau人乘坐船只游覽東南亞海域，并通過長矛自由潛水收集食物?，F(xiàn)在在印度尼西亞群島定居，他們以其非凡的呼吸能力而聞名于整個地區(qū)。Bajau的成員可以潛水到70米，只需要一套重量和一副木制護目鏡。因為他們從不潛水競爭，所以不確定Bajau可以在多長時間內(nèi)保持在水下，但其中一人告訴研究員Melissa Ilardo，他曾經(jīng)連續(xù)13分鐘潛水。

該報的第一作者伊拉多懷疑，根據(jù)其他哺乳動物的研究結(jié)果，Bajau可能因其海洋狩獵 - 采集生活方式而在遺傳上適應(yīng)脾臟。“從生理學(xué)和遺傳學(xué)的角度來看，人體脾臟的信息并不多，”她說，“但我們知道像威德爾海豹這樣的深潛海豹有不成比例的大脾臟。我認(rèn)為如果選擇的話就是密封給它們更大的脾臟，它可能在人類中做同樣的事情。“

脾臟在延長自由潛水時間方面發(fā)揮著核心作用，因為它構(gòu)成了人類潛水反應(yīng)的一部分。當(dāng)人體被淹沒在冷水下時，即使是短暫的時間，這種反應(yīng)也會作為一種幫助身體在缺氧環(huán)境中生存的方法而被觸發(fā)。心率減慢，四肢血管縮小，為重要器官保留血液，脾臟收縮。

脾的這種收縮通過將氧合紅細(xì)胞噴射到循環(huán)中而產(chǎn)生氧氣增強，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氧氣增加高達9%，從而延長潛水時間。

為了獲得這項研究的證據(jù)，Melissa Ilardo在印度尼西亞的Jaya Bakti花了幾個月的時間，從Bajau和他們的陸居鄰居Saluan那里采集基因樣本并對脾臟進行超聲波掃描。結(jié)果在哥本哈根大學(xué)進行測序，并清楚地顯示Bajau的脾臟中位數(shù)比Saluan大50%。在非潛水的Bajau個體以及經(jīng)常自由潛水的人中也可以看到擴大的脾臟。

由哥本哈根大學(xué)，劍橋大學(xué)和伯克利大學(xué)的學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組因此消除了較大的脾臟只是對潛水的塑料反應(yīng)并開始研究Bajau基因數(shù)據(jù)的可能性。他們發(fā)現(xiàn)Bajau的成員有一個叫做PDE10A的基因，而Saluan卻沒有。據(jù)認(rèn)為PDE10A基因控制甲狀腺激素T4的水平。

“我們相信，在Bajau，他們有適應(yīng)能增加甲狀腺激素水平，因此增加脾臟大小，”Melissa Ilardo說。“小鼠體內(nèi)已顯示甲狀腺激素和脾臟大小有關(guān)。如果遺傳改變小鼠缺乏甲狀腺激素T4，它們的脾臟大小會急劇減少，但這種效果實際上可以通過注射T4來逆轉(zhuǎn)。”

這是第一次在人類中追蹤對潛水的遺傳適應(yīng)。Ilardo補充說，“到目前為止，海洋游牧民族是否在遺傳上適應(yīng)了他們的極端生活方式，我們完全不知道。以前研究的唯一特征是泰國海洋游牧兒童的優(yōu)越水下視野，但這被證明是對訓(xùn)練的塑料反應(yīng)，并且可以在歐洲隊列中復(fù)制。“

Ilardo最初被警告不要在哥本哈根大學(xué)攻讀博士學(xué)位，她的上司 - 在劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院和哥本哈根大學(xué)擔(dān)任雙重職位的Eske Willerslev教授，以及同時擔(dān)任雙重職位的Rasmus Nielsen教授，哥本哈根大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校。威勒斯列夫教授說：“我們告訴梅麗莎，這是一個非常冒險的博士，她需要意識到她很可能一無所獲。”“無論如何，她說她想要做到這一點，并且得到了回報。梅麗莎是對的，我們的擔(dān)憂是錯誤的。”

該研究還對醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了影響。人類潛水反應(yīng)模擬急性缺氧的狀況，其中身體組織經(jīng)歷快速的氧氣耗盡。它是急診護理并發(fā)癥的主要原因，因此已成為幾項遺傳學(xué)研究的主題，特別是與生活在高海拔地區(qū)的人群有關(guān)。

研究Bajau等海洋居民具有以新的方式研究急性缺氧的巨大潛力。“這是我們第一次真正擁有像人類一樣的系統(tǒng)來研究，”Rasmus Nielsen博士說。“它將幫助我們將遺傳學(xué)和對急性缺氧的生理反應(yīng)聯(lián)系起來。這是大自然為我們做出的缺氧實驗，使我們能夠以一種我們無法在實驗室中進行的方式研究人類。”

這些研究結(jié)果為進一步研究其他Sea Nomad人群提供了可能性，例如泰國Moken人口和韓國濟州的Haenyeo潛水女性。研究類似的人群可以更多地闡明人類生理學(xué)與極端生活方式的遺傳適應(yīng)之間的聯(lián)系的性質(zhì)，并澄清這些遺傳適應(yīng)是否已經(jīng)單獨發(fā)展。

采取這一研究領(lǐng)域的后續(xù)步驟是一項緊迫的任務(wù)，因為傳統(tǒng)的生活方式在許多社區(qū)受到威脅。“這項研究是研究生活在極端條件下的這些小群體的價值的一個很好的例子，”Eske Willerslev教授說。“他們中的許多人受到威脅，這不僅僅是文化和語言上的損失，而是一般的遺傳學(xué)，醫(yī)學(xué)和科學(xué)。從這些未被充分研究的人群中收集的信息仍然很多。”