Mokslo ir technologijų pasaulis

Tibeto plynaukštėje žmonės gyvena jau tūkstančius metų. Tačiau tai, kaip tibetiečiai išgyvena su tokiu mažu deguonies kiekiu, iki šiol buvo mįslė, ir mokslininkai tik dabar pradeda ją įminti.

Mokslininkai teigia imantys suprasti, kad su tibetiečių išgyvenamumu gali būti susijusios gyvybės rūšys, rašo BBC. Bet kuris alpinistas jums pasakys, kad pasiekus tam tikrą aukštį ima stigti oro. Ir ne dėl to, kad ore yra mažesnė procentinė dalis deguonies: jo visur yra maždaug 21 proc. Vis labiau kylant nuo jūros lygio, mažėja oro slėgis, ir dujų molekulės juda visomis kryptimis, o plaučiai gali plėstis tik ribotai.

Tačiau yra būdų, kaip susidoroti su tokiu slėgio pasikeitimu. Šimtus metų Andų kalnuose gyvenantys žmonės evoliucionavo taip, kad jų krūtinės ląsta įgavo statinės formą, todėl padidėjo plaučių tūris. Be to, tokių žmonių kraujyje yra labai daug hemoglobino, kuris perneša deguonį.

Kai oras yra išretėjęs, kraujas sutirštėja, kad padidėtų deguonies kiekis, kurį jis galėtų perduoti ląstelėms. Ir toks hematopoetinis efektas taip pat fiksuojamas ir tuomet, kai žmogus kopia į kalnus. Kadangi iki šiol visi moksliniai tyrimai dėl dideliame aukštyje gyvenančių žmonių buvo susiję su Andais, hematopoezė beveik du amžius buvo laikyta universaliu atsaku į žemą deguonies kiekį.

Mokslininkus iš pradžių nustebino atradimas, kad tibetiečiai fiziologiškai nėra prisitaikę prie gyvenimo dideliame aukštyje. Pirma, jų krūtinės ląsta nėra statinės formos, nors, rodos, jie kvėpuoja dažniau nei Andų gyventojai.

O antra, buvo nustatyta, kad tibetiečių kraujyje hemoglobino kiekis yra stebėtinai mažas ir labai dažnai yra normos ribose, būdingose žmonėms, gyvenantiems jūros lygyje. Nors jie gyvena ant vadinamojo „pasaulio stogo“, jų fiziologinė būklė yra stebėtinai panaši į tų, kurie niekada nebuvo pakilę nuo žemės. Kaip tai gali būti?

Tai, kas iš pradžių atrodo itin paradoksalu, jau nekalbant apie tai, jog yra potencialiai pavojinga, iš tiesų yra logiška. Vienas iš teigiamų rezultatų, pavyzdžiui, yra tas, kad mažiau dėvisi kraujagyslės.

„Jeigu jūsų hemoglobino kiekis yra aukštas, jūsų kraujas yra tirštesnis, o tai gali kenkti, – sakė San Diege veikiančio Kalifornijos universiteto mokslininkė genetikė Tatum Simonson. – Iš esmės jūs pumpuojate tą tirštą, koncentruotą kraują per savo kraujotaką. Jūsų širdis patiria didelį spaudimą.“ 2010 metais ji palygino 30-ies tibetiečių genomus su Pekine gyvenančių Kinijos hanų genomais ir nustatė, kad egzistuoja genai, leidžiantys prisitaikyti prie gyvenimo dideliame aukštyje.

Beje, tais pačiais metais per dvi savaites net 3 mokslininkų grupės paskelbė savo tyrimų išvadas, kuriose sakoma, kad grupės tibetiečių ir kinų genų gerokai skiriasi. Labiausiai išsiskyrė du genai – EPAS1 ir EGLN1. Jau anksčiau buvo žinoma, kad jie keičia hemoglobino kiekį kraujyje.

Ypatingieji tibetiečių genai

Atidžiau pastudijavęs EPAS1 geną iš tibetiečių genomo Rasmusas Nielsenas iš Kalifornijos universiteto Berklyje ne tik aptiko didelį pokytį, bet ir gana unikalų. Panagrinėjęs „1000 Genomes Project“ projekto rezultatus jis negalėjo rasti nieko panašaus. „Tibetiečių DNR seka buvo paprasčiausiai per daug skirtinga“, – sakė jis.

Jo teigimu, atrodė, kad tibetiečiai paveldėjo geną iš kitos rūšies. Iš tiesų būtent taip ir įvyko. Prieš savo tyrimo išvadų paskelbimą 2010 metais R. Nielsenas dirbo prie neandertaliečių genomo projekto kartu su senovinių DNR tyrimo veteranu genetiku Svante Paabo, dirbančiu Leipcige, Vokietijoje, veikiančiame Makso Plancko evoliucinės antropologijos institute. Jis žinojo, kad mūsų žmonių rūšis turėjo kontaktų su šiais evoliuciniais pusbroliais, todėl jų genome ieškojo tibetiečiams būdingo geno EPAS1. Tačiau sutapimo nerado.

Rezultatas nuvylė, tačiau nenustebino, nes žinoma, kad neandertaliečiai poravosi tik su šiuolaikinių europiečių protėviais ir jų genome paliko tik 1-5 proc. neandertaliečių DNR. O azijiečių kilmės žmonių atveju R. Nielsenas pažvelgė į Denisovo žmones – kitą žmonių šeimos atšaką. Denisovo žmonių pėdsakai buvo aptikti Altajaus kalnuose Sibire. Čia buvo rasti tik du dantys ir nedidelis piršto kaulas, iš kurio S. Paabo 2012 metais išskyrė apytikrį jų genomą.

Rezultatai parodė, kad Papua Naujosios Gvinėjos, Australijos ir kelių Pietryčių Azijos regionų gyventojai paveldėjo 1-6 proc. Denisovo žmonių genomo. Ir šiuo atveju trečias kartas nemelavo. „Viskas puikiai sutapo, – sakė R. Nielsenas. – Sunku patikėti, kad taip gali būti. Tačiau taip yra.“

Pasirodo, kad prieš 50 000-30 000 metų keli Denisovo žmonės ir tibetiečių bei kinų hanų protėviai susiporavo, sumaišė genus kaip kortų malką ir susilaukė vaikų. Tačiau per kitus dešimtis tūkstančių metų vienas genas, rodos, nedavė jokios naudos kinams, nes dabar jis aptinkamas ir maždaug 1 proc. gyventojų. Tačiau visoms kitoms grupėms, kurios persikėlė gyventi į Tibeto plynaukštę, jis padėjo lengviau kvėpuoti. Čia 78 proc. vietinių gyventojų turi šią EPAS1 geno versiją.

Šis genas atskiria juos nuo gyvenančių apačioje, bet ir susieja juos istoriškai. Praėjo 50 000 metų, o šios istorijos pabaigos dar nematyti. Nors geno kilmė yra žinoma, vis dar daug ko mokslininkai apie EPAS1 geną nežino. Jie vis dar nežino, koks konkretus pokytis ar pokyčiai lemia hemoglobino sumažėjimą tibetiečių kraujyje.