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夏尔巴人身背重担攀登珠峰的天赋,来自远古丹尼索瓦人的基因传承

2022-11-19 04:12:44 1810

摘要:在登顶珠峰的道路上,夏尔巴人的身影不容错过。背负最重的装备,穿着最普通的衣物,不带氧气面罩的夏尔巴人,全程碾压旁边全副武装,一步三喘气的登山队员。夏尔巴人对于我们来说,是无法企及的超人。有位珠峰登山队长列举了几个对比数据:同一条路,夏尔巴人...

在登顶珠峰的道路上,夏尔巴人的身影不容错过。

背负最重的装备,穿着最普通的衣物,不带氧气面罩的夏尔巴人,全程碾压旁边全副武装,一步三喘气的登山队员。

夏尔巴人对于我们来说,是无法企及的超人。

有位珠峰登山队长列举了几个对比数据:同一条路,夏尔巴人陪着登山队员走,走了8小时。夏尔巴人自己走,只要3小时就能到。从海拔8000米到海拔6500米,行走一天,夏尔巴人背负45公斤的装备,登山队员背负8公斤的装备。

夏尔巴人不仅在速度上碾压了常人,负重还能达到常人的5倍。登峰路上的安全措施比如梯子、绳索,驻扎营地的帐篷设施,登山队员的氧气瓶,全是夏尔巴人驮在背上背上山的。难怪BBC纪录片里说,夏尔巴人背着一座山在攀登珠峰。

你也许会想,夏尔巴人从小生长在高原,适应了高海拔缺氧的环境,所以他们比我们更强悍。不,没有那么简单。如果我们从小在高原生长,也许会适应高海拔地区的生活,但是肯定不能像夏尔巴人一样不带氧气装备,赤手空拳地攀登高峰。我们的身体里缺少了一段赋予夏尔巴人神奇力量的突变基因。

普通人在高海拔地区的生理性反应

高海拔地区并不适合生存,限制我们生存的障碍是空气中的氧气含量。海拔越高,含氧量越低。在海拔6000米的地方,含氧量只有海平面上的一半。到了8844.43米的珠峰,空气中的氧气含量只有海平面上的1/3 。

到了高海拔地区,比如6000米高度吧,吸进一口气时,进入身体的氧气量只有平时的一半。身体需要的氧气远远不够用怎么办?除了加快呼吸频率,多吸入点氧气外,我们的身体也会产生生理性的改变来补偿缺氧量,比如增加红细胞的数量。

我们血液中,携带氧气的细胞是红细胞,增加红细胞数量就能提高血液中的氧气含量。进入高海拔低氧地区后,身体会自动分泌一种“红细胞生成素”,刺激骨髓生产更多的红细胞,提供给血液来加大携氧能力。

短时间增加的红细胞能改善身体的供氧量。运动员通常会到高原地区训练一段时间,目的就是要提高血液里红细胞携带氧气的能力。当红细胞数量增加后,回到平原比赛时,血氧量比平原选手的更高,比赛成绩会更好。

红细胞数量短期内增加明显提高了身体机能,但是时间久了会给身体带来大麻烦。血液里的红细胞多了,意味着血管里流动的物质比以前更多,血液的粘度增加了。血粘度增加,心脏的负担会加重,另外血液流动的通畅度也受到了影响。当血流变慢,血液循环运输氧气的效率下降了,各个器官组织的缺血和缺氧情况会更加严重。接下来,很容易产生凝块,形成血栓,引发一系列的疾病。

夏尔巴人变异基因带来的超能力

夏尔巴人身体里增加的红细胞数量有没有给他们带来疾病隐患呢?

这里正是夏尔巴人超能的秘密所在:他们身体里没有额外增加的红细胞数量。更为厉害的是,夏尔巴人身体里非但没有增加的红细胞,他们红细胞的数量比我们的还要少。

夏尔巴人生活在高海拔地区而不增加携氧的红细胞,是因为他们有一段跟我们不一样的突变基因在控制身体。基因突变发生在一段叫做EPAS1的线粒体DNA上,这段基因的作用是:检测血液里的含氧量,并且控制红细胞的生产量。夏尔巴人的突变基因控制了他们身体内的红细胞量,在缺氧环境里不像我们一样生产更多的红细胞做补偿。

这段突变基因不是智人祖先留给我们的遗传基因,而是来自一支叫做丹尼索瓦人的古人类。除了夏尔巴人外,大部分藏民的身体里也携带这段突变基因。远古人类的基因传承赋予了现代人超能天赋,能够抵御恶劣的自然环境,世代扎根高原,没有红细胞增加带来的疾病。

夏尔巴人的红细胞数量不增加,他们身体里的氧气怎么会够用呢?

这里是夏尔巴人超越我们的另一个秘密:他们的氧气利用率比我们的高多了。生物学家用呼吸感应器检测了耗氧量,发现夏尔巴人的氧气利用率比平原居民高出30%。换句话说,每日正常的新陈代谢,或者是锻炼运动,夏尔巴人需要的氧气量只占我们需要氧气量的70%。

在缺氧地区,夏尔巴人自带节约用氧的天赋。

夏尔巴人高效用氧的能力跟身体结构密切相关,为了适应高原生活,他们身体结构有明显的进化改变。

首先夏尔巴人有个大容积的肺部,西方人曾经赞叹说,夏尔巴人有三片肺叶。

海拔越高,大气压力越低。我们吸气的时候,肺部的气压要比外界的气压低,空气才能进入到肺叶。在高海拔地区,外界气压比平原低,吸气时,我们必须花更大的力气让肺部的容积扩张的更大一些,才能使肺内的气压变得更低,能够吸入空气。

夏尔巴人自备的大容积肺部,让他们不用像我们一样使劲吸气就能吸入同等体积的氧气。单从时刻不停的呼吸活动上来说,夏尔巴人就比我们省力多了。

其次夏尔巴人的毛细血管分布比我们的更密集。当我们在高海拔地区行走时,身体内的血液流速会降低,尤其是毛细血管里血液循环会大幅度地减缓。但是夏尔巴人即使在攀登高峰的时候,身体内毛细血管里的血液流动依然通畅。毛细血管输送给肌肉和器官的氧气量一直保持稳定,肌肉不会因为缺氧而失去力量。

夏尔巴人的血液循环比我们强很多,他们的血液浓度比我们的要低,血液在毛细血管中的循环更流畅,血压更低,心脏负担也更小。

另外,夏尔巴人高效用氧率还体现在能量的来源上

提供给肌肉的能量主要来自两个途径:分解糖分和燃烧脂肪。分解糖分和燃烧脂肪都要消耗氧气,不过,燃烧脂肪消耗的氧气量比分解糖分消耗的量要大

脂肪是一种高效燃料,我们到了高海拔地区,低温低压低氧的环境迫使身体必须提供比平时更多的能量来应对。这时候,燃烧脂肪是首选的能量来源。攀登珠峰的队员登山一次,几天内体重就会减轻10斤以上,因为他们的脂肪被燃烧供能了。

跟我们不一样的是,在恶劣环境中,夏尔巴人的肌肉组织会限制脂肪的燃烧,而最大限度地消耗血糖。

消耗等量的氧气,夏尔巴人能获得更多的能量。

夏尔巴人到低海拔地区的生活

为了适应高海拔低氧环境,夏尔巴人强化身体,提高了氧气使用率。

那么在高原上行走如风的夏尔巴人,如果到了平原会不会适应呢?

刚开始肯定不适应,会有醉氧之类的低原反应。但是过段时间,他们就能适应低海拔的生活。身体对平原地区生活的适应性,年轻人要强过老人。

有位名叫多尔杰的夏尔巴向导,曾12次带队登顶珠峰。他现在移居美国,低海拔地区的生活并没有给他带来健康隐患。

在低海拔地区,夏尔巴人和我们一样正常生活。只有到了高海拔地区,他们才会发挥出突变基因赋予的超能能力。

另外,在低海拔地区,面对疾病(比如心脏病或肺炎)引起的缺氧,夏尔巴人的恢复能力会比我们更强。

从平原到高原,难。从高原到平原,并没有那么难。

超能夏尔巴人,身体里传承了一段我们无法企及的天赋基因。


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参考资料:

1:“Climbing Everest with a Mountain on my back: The Sherpa’s Story”, BBC纪录片

2:S. Sankararaman, S. Mallick, N. Patterson, and D. Reich, “The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Humans,” Current Biology 26 (2016)

3:E. Huerta-Sánchez et al., “Altitude Adaptation in Tibetans Caused by Introgression of Denisovan-like DNA,” Nature 512 (2014)

4:文中图片来源:“The biological secrets that make Sherpas superhuman mountaineers”,CNN

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