世界上最顶尖的自由潜水员似乎进化出了超大的脾脏

如果你想成为一名成功的自由潜水员,那就锻炼你的脾脏。

这是一个你可能曾在小学做过的有趣的科学实验。找一个装满冰的水桶,足够让你把头放进去。现在把脸浸进去,看看你能待多久。大多数人待在水下不超过一分钟——对普通人来说,尝试这么做相当危险。但在这一分钟里,你的身体会经历一些相当奇妙的变化。为了保存氧气,你的心率会减慢(称为心动过缓),四肢的血管会收缩,使你能够将含氧血液输送到心脏和肺等重要器官,而储存含氧红细胞的脾脏会收缩,将这些细胞释放到血液中。

这一切都是为了让你能够在缺氧的短暂时间内生存下来。现在,把这个放大。想象一下,在寒冷的海水中自由潜水几百英尺。听起来很极端,但这就是人类海洋游牧民族——巴瑶族——数千年来生存下来的方式。

这个土著群体生活在印度尼西亚、马来西亚和菲律宾的岛屿上。为了寻找食物,巴瑶族人每天都会潜水,通常潜到 230 英尺(约 70 米)以下,用鱼叉捕鱼和其他海洋动物。事实上,有些人每天高达 60% 的时间都用于潜水觅食。为了在潜水中生存,他们的身体会运用与那个科学实验相同的机制。但潜入几百英尺深的海底比短暂地将头浸入水桶要棘手得多。如果普通人尝试,他们很可能无法生存。那么巴瑶族人是如何做到的呢?

这正是研究人员想要知道的。在他们开始这项 最近发表 在《细胞》杂志上的研究之前,他们就怀疑这可能与脾脏有关。人类的脾脏位于肋骨下方,是淋巴系统的一个关键组成部分,淋巴系统负责调节免疫系统。它就像一个血液控制器,监测体内任何时候循环的红细胞数量。当你长时间憋气时,你无法吸入氧气——所以你必须使用你储存的氧气。

由于脾脏储存着这些红细胞,脾脏越大,应该就能储存更多的红细胞,从而增加憋气能力。此外,研究人员已经知道,脾脏收缩是哺乳动物潜水反射的一个关键组成部分(就像你把头浸入一桶冰冷的水中时一样)。因此,科学家们推测,巴瑶族人可能随着时间的推移进化出了超大的脾脏。

事实证明他们是对的。该研究的首席作者 Melissa Ilardo 在印度尼西亚苏拉威西岛附近的一个岛屿上遇到了一群巴瑶族人。在便携式超声波的帮助下,她拍摄了他们的脾脏照片来测量大小。为了进行比较,她还测量了附近居住的当地人的脾脏——这些人有相似的祖先,但不是潜水员。她发现,平均而言,巴瑶族人的脾脏比他们更陆地的邻居大 50%。

在研究人类为了适应特定地区或从事某些不适合普通人的活动而进行的适应时,科学家们已经识别出了几种同样巧妙的机制。2014 年,研究人员研究了生活在西藏高海拔缺氧环境中的人群。他们发现,这些人都有一个基因突变,可以防止身体产生过多的红细胞在血液中循环。随着时间的推移,高水平的红细胞会导致健康问题。然而,身体对处于高海拔环境的反应是增加血液中的血红蛋白和红细胞数量,因为它们是携带氧气的。能够抑制这一点意味着你可以在这些条件下茁壮成长,而不会产生潜在的健康问题。

但这项关于巴瑶族自由潜水的新研究表明,人类身体可以通过各种方法来应对危险情况——每一种方法都以独特的方式处理手头的任务。与藏族人不同,巴瑶族人并非总是处于缺氧状态。相反,他们会快速地在正常大气氧气状态和完全没有氧气状态之间切换。因此,一个可以收缩并立即释放红细胞的更大脾脏就能做到这一点。

虽然研究人员知道一些调节高海拔地区人群红细胞数量的基因变异,但关于什么会影响脾脏大小的问题,目前知之甚少。Ilardo 和她的团队确实对巴瑶族人的基因组进行了测序,并发现他们有一种基因可以增加一种甲状腺激素,这种激素被认为可能影响脾脏大小,但确切情况仍不得而知。

那么,巴瑶族人能帮助我们变得更“超人”吗?也许吧。在一篇配发的官方新闻稿中,该论文的资深作者 Eske Willerslev 指出,生活在极端环境中的人类群体可以告诉我们很多关于适应严峻条件的遗传和生理适应性。而这些群体很少被研究。但当它们被研究时,它们可能会带来帮助全人类的治疗方法。更好地了解藏族人如何在低氧环境下生存有助于我们了解如何治疗重症监护病房中血氧水平低的患者。

参与研究的研究人员计划进一步研究脾脏大小与潜水能力之间的联系,以及它与我们某些甲状腺激素的产生之间的联系,希望能揭示新的机制。

 

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曾任《Popular Science》杂志的科学编辑。她对脑科学、微生物组和人体生理学特别感兴趣。除了《Popular Science》之外,她的作品还发表在《纽约时报》、《科学美国人》以及《Scholastic’s Science World》和《Super Science》杂志等刊物上。她拥有加州大学戴维斯分校神经生物学学士学位,以及纽约大学科学、健康和环境报道项目的科学新闻学硕士学位。


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