为什么藏人能适应高原生活？

美友29735854

　　在平原地区生活惯了的人初到青藏高原会有高原反应，原因是快速进入高原暴露于低压低氧环境后会产生各种病理性反应，常见的症状有红细胞增多、头痛、呼吸困难、失眠、食欲减退、疲倦等。统计表明，平原人快速进入海拔3000米以上高原时，50%-75%的人会出现高原反应，但经过3-10天后会慢慢习惯，症状逐渐消失。

　　不过，全球约有1.4亿人世世代代居住在高原，如东亚的藏人、南美的安第斯人和东非的阿比西尼亚人，他们在高原生活应对自如，没有高原反应，这是为什么呢？研究人员从遗传、适应等不同角度进行了研究和解释。

　　

　高原适应基因之一：EPAS1

　　研究人员发现，藏人适应高原生活有多种原因，其中一个原因是，他们具有适应高原低氧环境的基因，例如，其中一种称为低氧诱导因子的EPAS1的基因，该基因又称内皮PAS蛋白1基因（endothelial Per- Arnt-Sim domain protein 1）。任何人都带有EPAS1基因，在高海拔地区，由于空气中含氧量较低，血液中的含氧量也会降低，这时EPAS1基因会被激活，触发生成更多的红细胞，其中的血红蛋白能携带更多的氧气，以供应全身各组织器官维持生理功能的需求。

　　不过，EPAS1基因被激活导致血红蛋白和红细胞过度增多后，也会增高血液黏稠度，导致高血压、心脏病发作以及产生低出生体重婴儿，提高婴儿的死亡率。所不同的是，藏人长期生活于高海拔地区，其EPAS1基因发生了变异，基因变异的结果是只让藏人轻微提高红细胞和血红蛋白水平，不会造成什么副作用。但汉人和其他没有长时间生活在高原的人，EPAS1基因没有变异，若到高原就会导致供氧不足和其他心血管系统的副作用。

　　藏人的这种适应高原生活的生物学特性又是如何获得的呢？最近，美国加州大学伯克利分校生物学教授尼尔森（Rasmus Nielsen）团队的研究结果发现，藏人适应高原生活是通过祖先与其他民族通婚后以遗传方式而获得。

　　研究人员对40名藏人和40名汉人的EPAS1基因周围区域进行了重复测序，发现藏人的这一基因包含一个存在高度差异的单体型，后者只存在于丹尼索瓦人（Denisovans，Denisova hominin，一个古老的原本生活在欧亚大陆西伯利亚地区的灭绝人种）基因组而不存在于世界各地其他的种群中。这证明，藏人适应高原生活的基因源自丹尼索瓦人。藏人的祖先有可能与丹尼索瓦人有过婚配，从而导致这一基因从丹尼索瓦人流动到藏人，促进了藏人适应高海拔的低氧环境。

　　研究也发现，在藏人和汉人混居的地方，部分汉人也携带有与藏人相同的这种基因。统计表明，高达87%的藏人携带EPAS1变异基因，有9%的汉人携带该变异基因。

　

高原适应基因之二：EGLN1

　　越来越多的研究发现，藏人适应高原生活不只是一种基因在帮助他们，而是有几十种基因，只是现在对这些基因的研究还不够。最近，研究得比较深入的另一个高原适应基因是EGLN1。

　　美国犹他州大学内科医学教授约瑟夫·普查尔（Josef Prchal）等人发现，一种称为EGLN1的基因（又称脯氨酸羟化酶2，proline hydroxylase 2, PHD2基因）突变使得藏人能适应高原的低氧或缺氧环境（平均海拔4500米）。

　　EGLN1编码脯氨酸羟化酶-2（是一种酶蛋白），这个基因有两个突变位点。一个是该基因第12位碱基由胞嘧啶变成鸟嘌呤，另一个是第380位碱基由鸟嘌呤变成胞嘧啶，使其编码的蛋白酶的氨基酸也发生序列改变，蛋白酶的第4位氨基酸由天冬氨酸变成谷氨酸，第127位氨基酸由半胱氨酸变成丝氨酸。

　　EGLN1基因能促进缺氧诱导因子（HIF）的分解，从而导致红细胞加速生成。相反，突变的EGLN1难以促进缺氧诱导因子分解，使得红细胞生成作用降低。研究发现，高达88%的藏人都携带突变的EGLN1基因，生活在低海拔平原地区的人体内则不含这个突变基因。

　　不含这个突变基因的人在高原环境会产生高原反应，即对低氧水平的过度反应，红细胞会增多，以增加血红蛋白的携氧量来供应全身组织器官之需，但由于心血管红细胞堆积过多，会造成血液过分黏稠而堵塞，以及心力衰竭等副作用。相反，藏人含有这个突变基因，其血液中红细胞及血红蛋白浓度也较低，心血管不会因红细胞堆积过多导致血液过分黏稠而堵塞，也不会有心力衰竭。

　　研究人员认为，藏人拥有这种突变基因始于8000年前，当时藏人祖先的EGLN1基因受一对简单DNA碱基对影响而发生变异。

　　高原适应基因之三：HMOX2

　　最近中国科学院昆明动物研究所的宿兵研究团队同样发现了一种让藏人适应高原极端低氧环境的基因HMOX2（重组人血红素氧合酶-2）基因。

　　研究团队对拉萨市和班戈县的一千多名藏族个体的HMOX2基因进行了分析，通过对比藏人群和平原汉族人群的HMOX2基因序列，发现该基因在藏人群中有一个功能性的突变。而且，该功能突变在藏人群的频率显著高于平原汉族人群，这个基因突变位点又与藏族高原适应能力的指标之一——血红蛋白浓度显著相关。

　　由于HMOX2基因参与血红素的代谢，它在藏人群的低氧适应，特别是血红蛋白水平的调控中可能发挥着重要作用。在不适应低氧环境的汉族人体内，长期低氧将引发红细胞的增生，因为，这可以让增多的红细胞携带更多氧气供给缺氧的机体。但是，红细胞增多又会产生红细胞增多症，造成一系列副作用。

　　HMOX2基因的功能突变可以加速藏人体内多余血红素（血红素是血红蛋白分子上的主要稳定结构，为血红蛋白、肌红蛋白等的辅基）的代谢，有利于藏人在高海拔条件下保持相对较低的血红蛋白水平，以避免红细胞过度增殖带来的负面效应，为藏人提供保护。这显然是自然选择的结果。

　　显然，无论是EPAS1、EGLN1，还是HMOX2基因，都是通过降低藏人血液中的血红蛋白量来使藏人适应低氧环境，而且，这些基因都属于缺氧诱导因子（HIF）基因，是一大类基因。不过，这些基因降低红细胞和血红蛋白量也会降低氧气的携带量，为何藏人还会适应高原上的低氧环境呢？

　高原适应基因之三：HMOX2

　　最近中国科学院昆明动物研究所的宿兵研究团队同样发现了一种让藏人适应高原极端低氧环境的基因HMOX2（重组人血红素氧合酶-2）基因。

　　研究团队对拉萨市和班戈县的一千多名藏族个体的HMOX2基因进行了分析，通过对比藏人群和平原汉族人群的HMOX2基因序列，发现该基因在藏人群中有一个功能性的突变。而且，该功能突变在藏人群的频率显著高于平原汉族人群，这个基因突变位点又与藏族高原适应能力的指标之一——血红蛋白浓度显著相关。

　　由于HMOX2基因参与血红素的代谢，它在藏人群的低氧适应，特别是血红蛋白水平的调控中可能发挥着重要作用。在不适应低氧环境的汉族人体内，长期低氧将引发红细胞的增生，因为，这可以让增多的红细胞携带更多氧气供给缺氧的机体。但是，红细胞增多又会产生红细胞增多症，造成一系列副作用。

　　HMOX2基因的功能突变可以加速藏人体内多余血红素（血红素是血红蛋白分子上的主要稳定结构，为血红蛋白、肌红蛋白等的辅基）的代谢，有利于藏人在高海拔条件下保持相对较低的血红蛋白水平，以避免红细胞过度增殖带来的负面效应，为藏人提供保护。这显然是自然选择的结果。

　　显然，无论是EPAS1、EGLN1，还是HMOX2基因，都是通过降低藏人血液中的血红蛋白量来使藏人适应低氧环境，而且，这些基因都属于缺氧诱导因子（HIF）基因，是一大类基因。不过，这些基因降低红细胞和血红蛋白量也会降低氧气的携带量，为何藏人还会适应高原上的低氧环境呢？

因此，基因现在尚不完全清楚解释为何藏人适应高原低氧环境，而且，基因也只是藏人适应高原环境的解释之一，当然还会有其他的解释。