“高处也胜寒”的秘密

西藏的神秘、珠峰的壮丽，令无数人神往，但高原严酷的环境也让人却步。俗话说“高处不胜寒”，除了寒冷，高原地区对人类生存更为严酷的挑战是低氧。

低海拔地区的居民初到青藏高原时，常常会出现头痛、恶心、食欲减退、疲倦、呼吸困难等症状，即所谓“高原反应”，缺氧正是罪魁祸首。多数人在经过一段时间的充分适应后，症状会自然减轻或消失，但严重者仍需服用药物才能缓解，更严重者会有其他危险后果，甚至危及生命。

相比之下，藏族同胞生活在世界平均海拔最高、被称作“世界屋脊”的青藏高原，长年奔走于海拔高、空气稀薄、氧含量低的地域，却大多没有这些症状，被视为世界上最适应高原缺氧环境的人群。

遗传学、考古学、语言学等多学科交叉的大量研究成果表明，汉族和藏族有着共同的祖先和非常接近的遗传背景，并且西藏多处地区的史前文化与同期的华夏文化之间存在密切联系。既然如此，为什么藏族人少有高原反应？秘密就潜藏在汉藏人民之间微小的基因差异里。

 

2010年华大基因创始人之一汪建登上珠峰，攀登过程中发现藏族人更能适应高原缺氧环境（拍摄：洪海）

藏族人高原适应基因EPAS1的发现

华大基因、美国加州大学伯克利分校及华南理工大学等研究机构的科学家们对此展开研究，比较了世居青藏高原的藏族人、住在低海拔地区的汉族人以及丹麦人的基因序列，发现有一系列基因在藏族人的高原适应中发挥了作用，其中一个名为EPAS1的基因尤其关键。此基因是低氧诱导通路中的重要基因，在人体应对低氧环境的细胞调节通路中起核心作用。87%以上的藏族人携带特殊版本的EPAS1基因，而汉族人此版本基因的携带比率仅为9%。

进一步的研究发现，“藏族人版”EPAS1基因与血液中较低的红细胞丰度有关，而过高的红细胞丰度正是引起血液黏稠、高原反应的重要原因，进一步佐证了该基因与藏族人高原适应性的相关性，这也是首次找到藏族人特有的高原适应基因。该研究成果于2010年7月发表于著名的《科学》杂志上。

那么，高原人是怎样获得“藏族人版”的EPAS1基因的呢？经典的遗传学理论认为有两种较大的可能性，一是其祖先人群中本身就存在该版本，在移居高原后经历强力的自然选择而扩散开来，即“本身就有”；二是在移居高原后产生了新突变，进而在自然选择的作用力下扩散到整个人群，即“突变得来”。但奇怪的是，通过分析发现，真实的数据情况与上述两种理论推定的特征都存在差异，难以用这两种假说进行解释。

“藏族人版”EPAS1基因的神秘来源

为探寻藏族人高原适应基因的奥秘，华大基因的科学家和合作伙伴们在之前研究的基础上做了进一步研究，经过不懈的努力，终于在4年后找到了答案。不是“本身就有”，也不是“突变得来”，而是“别人给的”！令人震惊的是，给藏族人祖先这段基因的不是现存的人类，而是早已在数万年前灭绝的、现代人的“近亲”丹尼索瓦人。

2010年，在南西伯利亚阿尔泰山中的丹尼索瓦洞穴中发现了丹尼索瓦人化石。科学家利用挖掘出的某根指骨中的碎块以及牙齿提取了古DNA，通过基因测序技术获得了较完整的数据。将丹尼索瓦人基因组与世界各地现代人的基因组进行比较后发现，丹尼索瓦人虽然已经灭绝，但人类祖先在漫长的演化历史中曾与丹尼索瓦人有过基因交流。而且在当今亚洲和南美洲人群中所发现的丹尼索瓦人基因片段比率要高于欧洲人群，暗示其可能曾广泛分布在亚洲大陆包括青藏高原上，很可能已经获得了高原适应的能力。

 

丹尼索瓦人的洞穴

更令人惊奇的是，藏族人的EPAS1基因几乎与丹尼索瓦人的相应基因完全吻合，而与其他人种差异巨大。据此可以推测，中国人的祖先走上青藏高原时，很可能与已经适应高原的丹尼索瓦人发生了基因交流，他们中有一部分人走向低海拔地带，成长为今天汉族人的祖先，而渐渐丢失了特有的EPAS1基因；另一部分人则留在了高原，由于拥有特别的EPAS1基因而适应了高原的恶劣环境，并逐渐扩散至整个青藏高原，成为今天藏族人的祖先。

而EPAS1基因的故事也在一定程度上说明人类迁徙和演化过程中对极端环境的快速适应，很可能得益于跟已经适应了这些环境的其他古人类之间的基因交流，这种基因交流可能通过与其他种族通婚而获得。相关研究成果于2014年7月发表于《自然》杂志上。

“我从哪里来”是从人类诞生起就被不断追问至今的问题，鞭策着我们用各种手段去寻找先祖的足迹，也不断用新的眼光审视自己。化石是了解过去的时光机，化石中古DNA的研究更是遗传学研究的标记。通过古DNA的测序和研究来探寻先祖的踪迹，犹如在人类演化地图上确定了若干地标，引导我们不断描圈画线，逐步勾勒出人类演化的轨迹。我们既从数据里仰望先祖们跋山涉水的艰辛脚步，也从历史里眺望人类未来的漫漫征途。

参考资料

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2. Huerta-Sánchez E, et al., Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA［J］. Nature. 2014 Aug 14;512(7513):194–197. doi: 10.1038.

 

怀孕三年半，只为生条鱼？

网络上流传一则笑话，一位女士因为懒得下楼拿快递，便推说自己怀孕行动不便，让快递员送货上楼。谁知这托词一用便是3年。终于，快递员忍无可忍：“你这孕怀了3年，打算生个哪吒？”

确实，除了神话中的哪吒三太子，人类不可能在妈妈肚子里待上3年。怀胎十月后如果迟迟不生，胎儿会有窒息危险。然而，世界之大无奇不有，动物中就有孕期远超人类的例子。

普通孕期的动物

一定程度上，动物的孕期与其平均寿命相关，寿命越短，孕期一般也会越短。因为这种动物要在物种演化的过程中生存下来，因此要在短暂的生命期内缩短孕期，产生足够多的后代；反之，孕期越长。这是生物繁衍过程中的一种博弈。

普通老鼠的寿命最多只有3年，孕期也短，一般只有21天，加上哺乳期，也才1个多月，相当于每隔1个多月就能繁殖一窝小鼠。所以老鼠虽然寿命短，繁殖能力却很强。我们常见的仓鼠，孕期只有18天，养仓鼠的朋友可能会吃惊地发现，仓鼠竟然可以1个月左右生两窝小鼠仔。而猫和狗的平均寿命是10多年，孕期也相对会长一些，大概是60~70天。

孕期短的动物

全球人口平均预期寿命已超过70岁，而人类的平均孕期才280天。跟其他多数哺乳动物相比，人类的怀孕期实在太短了。就连平均寿命只有25~30岁的马，孕期都有11个月，比人类还多一个月。可以说，人类的婴儿在哺乳动物中算是“早产儿”了。

不过，牛、马这类草食动物的幼崽都是一出生便会跑会跳，而人类婴儿却几乎没有行动能力，只能待在母亲的怀抱里。与那些动物相比，人类胎儿待在母腹中的时间太短，各方面的发育都不大完善。如果人类能像牛、马一样，按寿命推算，在母亲体内待上三年两载才出生，那么一生下来可能很快就能走路说话了。

既然怀孕越久，生出的宝宝发育得越好，人类为什么还要急着“早产”呢？其实，这是自然演化的结果。与其他动物相比，人类大脑更为发达，为了容纳如此发达的大脑，颅骨也演化得更大。如果胎儿真在子宫中待到发育完善才出来，很容易因为头部发育过大而在生产时被卡在产道里，最终难产窒息。为了顺利分娩，人类便演化出了这种“早产”的怀孕方式，让胎儿不待头骨愈合便离开母体。即便如此，人类分娩也比绝大多数哺乳动物困难得多。

幸运的是，人类父母对婴儿关怀备至，即使“早产”的婴儿没有行动能力，也能在父母的照料下平安成长。

同人类一样，袋鼠也属于“早产”一族。袋鼠属于比较原始的哺乳动物，不能产生真正意义上的胎盘为胎儿提供营养，只能将胎儿早早生出。平均寿命22岁的袋鼠，孕期只有40天。成年袋鼠体重达50~100千克，而刚出生的小袋鼠体重却只有2克，个头只有一颗花生大小，模样就跟其他哺乳动物的胚胎差不多，是不折不扣的“早产儿”。好在，袋鼠妈妈有个特殊的结构——育儿袋，可以把新生儿随身携带，提供24小时全方位的呵护。

 

袋鼠母亲把“早产”的宝宝装在育儿袋里贴身照料（拍摄：尹烨）

孕期长的动物

人类和袋鼠急着来到世间，然而有许多动物却不着急。

陆地最大的动物大象，寿命将近百岁，孕期能达到22个月，是孕期最长的哺乳动物。小象在母亲体内发育了将近两年，一出生便有上百斤，出生几小时便能走路。

从全世界的脊椎动物来看，孕期最长的是一种叫皱鳃鲨的鲨鱼。它是鲨鱼中最原始的一种，生活在深海，长得异常奇葩，头部长着巨大的、皱巴巴的鳃裂，看着简直像史前怪物。皱鳃鲨平均寿命只有25岁，但它的孕期却长达42个月，刚好跟传说中哪吒在母腹中待的时间“三年六个月”一样，是名副其实的动物中的“哪吒三太子”。一般的鱼都是直接产卵，然后由鱼卵孵化出小鱼；而皱鳃鲨是卵胎生，产卵后等鱼卵在自己体内孵化出小鲨鱼，再将宝宝直接生出。这整个过程都是在皱鳃鲨母体内进行的，也难怪需要这么长的时间了。

参考资料

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