人类的“海上游牧民族”可能已经发展成为世界精英潜水员

摘要

新的基因证据表明这些土着东南亚人非常适合水下狩猎.一些科学家将这些进化的适应性比作让西藏人在高海拔地区茁壮成长的那些。这项新研究涉及那些常常被称为“海上游牧民”并居住在东南亚岛屿和海岸线的人们。

当一个人淹没在水中时,几秒钟之内身体开始反射性调整。心率减慢; 四肢血管收紧,将血流转移到重要器官。关键的是,脾脏收缩,将氧合红细胞的宝贵储备排入血液。所有这些延伸了我们可以不喘气的时间。

人类的“海上游牧民族”可能已经发展成为世界精英潜水员

现在一项新的研究表明,一些航海人员可能已经演变了数千年,以进一步推动典型潜水反应的极限。根据一项国际研究小组的分析,遗传改变使得东南亚的一个人群能够生长出能够增强他们屏气能力的正尺寸脾脏。一些科学家将这些进化的适应性比作让西藏人在高海拔地区茁壮成长的那些。

这项新研究涉及那些常常被称为“海上游牧民”并居住在东南亚岛屿和海岸线的人们。“传统上,他们生活在船屋,偶尔会降落,”犹他州大学博士后研究员,研究的第一作者Melissa Ilardo说。“他们以令人难以置信的潜水员和与海洋的联系而闻名。我和他们一起跳水,他们的能力是不真实的。“

在菲律宾,马来西亚和印度尼西亚周围以及菲律宾,马来西亚和印度尼西亚之间的水路上居住在船上的Bajau-one群体中,潜水员已经记录了五分钟以上的呼吸,同时寻找鱼类或贝类。相比之下,普通人可以在水下停留一到两分钟,世界级的自由潜水员可以在竞争环境中屏住呼吸三分钟或接近四分半钟。

此前,一部为英国广播公司纪录片“ 人类星球”拍摄的船员在潜水期间录制了一名Bajau猎人,并指出他的心率每分钟仅下降30次。(大多数人的潜水反射只会使健康成人的心跳速率降至每分钟50次。)“他们观察到潜水超过70米,只有一条重量带和一套护目镜,”Ilardo说。“如果他们只是在10米处收集贝类,那么他们可能整天都在做这些浅水潜水。我们一度潜水,[巴约朋友]低头看到一只大蛤蜊。他立即下降了15米,抓住了它。这非常了不起。“

进化遗传学家伊拉多想知道巴乔的能力是否是从出生时的训练结果,或者他们演变成为世代海洋生物的精英潜水员。于是,她问巴哈,以及Saluan--一个遗传上相似的农民 - 让她测序他们的基因组并测量他们的脾脏大小。较大的脾脏可以储存更多的含氧血红细胞,使潜水员可以更长时间地保持潜水状态。“我有一台便携式超声波机器。我把它带到了村庄,人们会来让我衡量他们的脾脏,“她说。43 Bajau和33 Saluan参加了这项研究,该研究周四在Cell出版。

加州大学伯克利分校的计算生物学家,该研究的资深作者Rasmus Nielsen说,Bajau的脾脏明显大于nondiving Saluan。“我们发现Bajau的脾脏大小增加了50%,”他说。但他指出,在Bajau自己中间,潜水员的脾脏只有略大一些(大约10%),远远低于那些避开传统潜水生活方式的人。这个令人惊讶的发现提出了这样一种可能性,即Bajau更大的脾脏的原因是遗传性的 - 而不是一辈子的水下训练。

接下来,研究人员搜索了Bajau基因组的自然选择迹象,并发现了25个基因变体,这些变体似乎对这个人群是独一无二的。当Ilardo和他的同事们交叉引用了所涉及的基因时,他们发现其中一些似乎与呼吸抑制和缺氧有关。“当我们看到所有这些被选中的基因与潜水有潜在关联时,这绝对是令人兴奋的,”伊拉尔多说。

该团队确定的基因之一被称为PDE10A。“我们知道这个基因控制着甲状腺激素水平,我们知道控制脾脏的大小,”尼尔森说。只有不到一半的Bajau携带与脾脏较大相关的基因版本,而Saluan的6%和汉族人的3%(选择用于比较的人群,因为它们与任何一组都没有密切关系),他说。分析中提到的另外两个基因在Bajau进化出来,它们是控制四肢血管收缩的BDKRB2和帮助调节血液中二氧化碳平衡的FAM178B。根据研究人员的说法,这两者对于保持水中的氧气和屏气能力都很重要。

芝加哥大学的人类遗传学家Anna Di Rienzo说,这项新研究提供了人类遗传多样性和适应水下环境的极好例子,该研究没有参与这项研究。“这显然是一项非常大的工作,是一项非常重要的工作,”她说。“我认为这是一个非常迷人的人口生活在非常不同的极端环境中的故事。”

但Di Rienzo说,研究人员需要做大量的后续工作,以了解团队确定的25种遗传变异在Bajau中的功能是否不同。她说:“他们仍然”需要更精确地计算出他们所建议的基因实际上如何影响生理机能,并且实际上影响了进行这些潜水的能力。“ 目前,Ilardo和她的同事们只知道Bajau的这些基因是不同的。目前还不清楚这些基因中大部分实际上会做什么,这将赋予潜水优势。

部分研究需要返回Bajau和Saluan社区,并收集更多超出脾脏大小的生理指标 - 例如血液中的二氧化碳和氧气水平,Case Western Reserve大学的进化人类学家Cynthia Beall说,他没有在研究工作。“他们的假设从一开始就是合理的,但在做出所有这些生物故事之前,还有一些可以获得的数据,”贝尔说。“就像他们的血氧饱和度在平均潜水过程中如何下降一样?他们的心率?“这些数据将有助于显示Bajau潜水员的身体在狩猎时受到多大压力,并可能阐明他们的专业遗传学如何转化为水下威力。

Ilardo和尼尔森同意,并计划回到印度尼西亚继续研究Bajau。最终,他们说,这项工作可能有助于挖掘新的线索,了解不同的人对医疗环境如手术中缺氧 - 关键性知识的反应。

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