《如何從生物學角度分析丁真的爆紅?》 biokiwi 最近,來自四川甘孜州理塘縣的丁真火了。 下文圖片未標注均來自《丁真的世界》近日,四川甘孜州理塘縣的藏族小夥丁真,因為一條視頻意外走紅網絡……有人說丁真的走紅,源自於其超高的顏值和帥氣的外表,也有人說是被丁真身上的淳樸和純真打動。事實上,這些只是讓他具備了網紅的潛質。真正讓他成為“頂級流量”的,是他對家鄉、對生活的熱愛。……——@人民日報人們開始從各種角度分析丁真爆紅的原因:互聯網時代的“造星”軌跡、旅遊大使的宣傳、人們對真善美的向往……其中最受關注的焦點,自然是他不同於平原漢族的樣貌:黝黑的皮膚、高挺的鼻梁,還有那雙清澈的眼睛。而這些在兩萬年前,就已經在自然選擇的操縱下被決定了。萬年前那場登山行動兩萬年前,一群使用著石器的原始人來到“世界屋脊”——青藏高原的腳下。可能是外來的族群爭鬥,或者是食物的匱乏,也可能是人類骨子裏就存在的登高冒險精神,他們開始了一場登山行動。他們要翻上這座平均海拔3000米以上的的高原,尋找新的棲息地。 圖源:中國國家地理 | 李益民青藏高原海拔高、氣壓低、氧氣少、寒冷乾燥、強烈紫外線的環境,給這群原始人帶來了不少的麻煩——族群中不少精壯高大的壯漢紛紛倒下,剩下的人在猶豫與遲疑中繼續慢慢向前。我們不清楚這場漫長的登山活動進行了多久,但可以知道的是,這一切其實都被自然選擇一手操縱著,它終究會給這群人類苦後回甘的獎勵。 直到萬年以後,達爾文的《物種起源》才算是揭示了這其中的道理 | 圖源:Wikipedia隨著不適應高原的人漸漸減少,上千年後,剩下的族群發現自己好像也沒有太嚴重的高原反應,也就漸漸定居在這環境惡劣的高原上。但他們不知道的是,自然選擇已經在他們身上操縱了遺傳改變的密碼,留待後來者去發現。當然,以上是根據已知的演化理論和遺傳學、考古學的證據做出的一個假設,現實中藏族是如何登上高原,適應高原的環境其實還在研究中,但已經有了不少的結果。萬年以後的20世紀,當平原人帶著萬年前古人類的登高冒險精神,嘗試攀登珠穆朗瑪峰時,他們就發現身邊藏族夥伴超強的高原適應能力——探險家因為高原反應苦不堪言的時候,藏族人卻能應對自如。為什麼藏族人可以如此適應高原的環境?藏族的獨特性不止外表我們先回來看看丁真,從生物學上能明顯看到一些他和平原漢族人不一樣的地方:黝黑的皮膚和更大的鼻腔; 瘦削的身材; 這都是藏族人適應高原的方式:有研究發現,藏族相比平原人群有著更大的鼻腔和更渾厚的面部,可能是藏族上呼吸道對於氧氣濃度低的一種適應,這樣藏族可以增加攝取氧氣的能力,並且五官的別樣構造可能也和寒冷、氧氣濃度低有著密切的關系;黝黑的皮膚能幫助藏族人群抵禦高原強烈的紫外線,有研究表明藏族人群皮膚色素沉澱相關的基因發生了獨特的突變,使得藏族有更多的黑色素,能夠吸收強烈的紫外線;而較輕的體重和比較矮小的身材,除了可能存在的生活條件因素外,更大的原因也是高原環境的限制,給他們帶來了遺傳上的改變。研究發現藏族的新生兒和兒童的體重都比平原同齡人更輕。除此之外,丁真代表的藏族人群背後,還有著科學家更感興趣的問題。理塘縣海拔在4014米,而藏族小夥丁真卻能跑跑跳跳,還是村裏的賽馬王子。這要是普通人上去高原,很容易就會因為缺少氧氣而頭痛、惡心、胸悶,要是再騎個馬、顛一下怕是人就徹底癱了,這也就是我們常說的高原反應。 為什麼丁真能在這樣純淨的高原不受高原反應影響生活呢?其實藏族為了適應高原低氧的環境費了不少功夫。一方面藏族的肺功能和心血管功能更加適應於高原:更大的肺容量吸收更多的氧氣,更快的泵血讓氧氣更快到達身體各個位置,進而讓身體能得到足夠的氧氣供給。另一方面則在於血紅蛋白。氧氣需要血液裏的血紅蛋白和紅細胞來運輸,但是這個運輸並不是越多越好,如果血紅蛋白和紅細胞數量太多,反而會讓血液變稠,運輸氧氣的效率反而會下降。這就好比十一長假的景區,因為遊客人太多全部擠在一起,景區的遊客人流量反而會下降,是類似的道理。 想象一下血管裏的紅細胞的擁擠程度(圖為右心房)| 圖源:工作細胞而藏族就適應出了一套獨特的應對方式——“鈍化反應”。研究發現在同樣高海拔的環境下,藏族的血紅蛋白濃度相比於漢族更低,而且隨著海拔的升高,藏族的血紅蛋白濃度增長更慢,這就是藏族對此的一種適應,避免過多的血紅蛋白“堵住”血管,來提高氧氣的輸送效率。 隨著海拔(Altitude)的升高,可以發現藏族人群(Tibetan)的血紅蛋白(Hb)增幅和差異都不會太大,並且還會有激素導致的性別差異 | 圖源:Wu T, et al. Journal of applied physiology這其中的關鍵,是一個叫做EPAS1的基因:它會在氧氣濃度低的時候發揮作用,刺激體內的血紅蛋白和紅細胞增多。而藏族的EPAS1基因和漢族人相比就有一個適應性的改變——通過降低EPAS1基因的表達,進而減弱這個過程,減緩了血紅蛋白的大量產生。除了這些,藏族和和漢族人群的差異還有很多。而其中存在的遺傳和進化問題,仍等待著科學家進一步的探究。 目前已知的藏族適應高原的身體特征 | 圖源:和耀喜自然選擇讓大家有著自己的活法其實除了在青藏高原的藏族,世界上還有另外兩處高原生活著上千萬人——安第斯山脈和埃塞俄比亞高原。但是這兩個地方的人們並沒有藏族那樣的“鈍化反應”,而是有著完全不一樣的適應方式:安第斯山脈的原住民體內血紅蛋白濃度更高,同時血紅蛋白攜帶氧氣的能力也更強,換句話說,同樣多的血液,他們的血液帶有的氧氣會更多,這也就提高了運輸氧氣的效率;相比之下,埃塞爾比亞既沒有那麼高的血紅蛋白濃度,也沒有藏族的EPAS1基因突變,很可能是利用另外一種尚未確定的高原適應方式。 安第斯山脈的蓋丘亞族 | 圖源:Wikipedia這就好像大自然在地球上做了一個“實驗”:同樣的一種環境(高海拔氣候),不同的人登上去後,卻產生了完全不同的適應方式,生物學上叫做“趨同進化”。對於其他生物,高原上類似的例子還有很多,比如:魚類會降低自己的代謝速率,減少需氧量來適應缺氧的高原氣候;安第斯葉耳鼠會食用更多的碳水化合物提供能量,並且提高心髒的供氧能力;鹿鼠會更高效地利用脂肪,來提高能量的利用效率,以適應寒冷;並改變血紅蛋白的結構來提高對氧的運輸效率;犛牛有著更大的心髒和肺,並且多個基因改變來適應高原;鳥類則是在已有的高效呼吸系統的基礎上,演化出了更為強悍的心髒來泵血…… 生活在4200米海拔的喜馬拉雅鼠兔 | 圖源:Patrick Diez自然選擇讓不同的生物有了自己獨特的“活法”。面對大自然生存這樣一個難題,其實沒有一個標准答案,每一個生物都可以活出屬於自己的精彩,也有著自己適應的特點。相信丁真在自己的世界和繁華浮躁的世界之間,也能有自己的精彩人生。 致謝:感謝和耀喜、鄭王山、楊召輝師兄對這篇文章提供的建議和幫助。參考資料Butaric L N, Klocke R P. Nasal variation in relation to highaltitude adaptations among Tibetans and Andeans. American Journal of Human Biology, 2018, 30(3): e23104.Deng L, Xu S. Adaptation of human skin color in various populations. Hereditas, 2018, 155(1): 1.Wu T, Kayser B. High altitude adaptation in Tibetans. High Altitude Medicine & Biology, 2006, 7(3): 193-208.Wu T, Wang X, Wei C, et al. Hemoglobin levels in Qinghai-Tibet: different effects of gender for Tibetans vs. Han. Journal of applied physiology, 2005.Beall C M. Andean, Tibetan, and Ethiopian patterns of adaptation to high-altitude hypoxia. Integrative and comparative biology, 2006, 46(1): 18-24.和耀喜. 藏族人群高原低氧適應的表型與遺傳機制研究. 中國科學院昆明動物研究所, 2019.掃碼回複“進讀者群”讓這個人拉你進群聊聊你還知道的高原適應例子 《如何從生物學角度分析丁真的爆紅?》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 小編的世界 e4to.com,請記得按讚、收藏及分享!
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