Източник на изображения, Getty Images
Ключът към уникалната адаптация към висините на тибетците трябва да се търси в много далечното минало.
Преди хиляди години семейство се установи на върха на света. Те живееха на тибетското плато, 4200 м надморска височина, на място, известно сега като Chusang.
Това семейство остави трайна следа: 19 отпечатъка на ръцете и краката бяха гравирани в глинестата кал, която се просмукваше от извор. Съдейки по големината, семейната група съдържа шест души, две от които са деца. Но кои бяха те? И какво ги е довело до такива височини?
Известно е само, че отпечатъците в Chusang датират преди 12 700 и 7 400 години, така че е така един от най-старите археологически обекти на тибетското плато.
Но това, което прави семейството на Чусанг специално, е тяхната изолация, казва Марк Алдендерфер, антрополог от Калифорнийския университет в Мерсед. Оцеляването му е необикновено.
Въпреки че топлината на огъня може да ги предпази от студа, семейството на Чусанг не може да се защити от очевидно, но неизбежно препятствие: въздухът се разрежда с всяка стъпка към небето.
Бели дробове с форма на цев
На повече от 4000 м надморска височина, всеки дъх задържа една трета по-малко кислород отколкото друг на по-ниска височина.
Източник на изображения, Getty Images
Тибетското плато е обитавано от хиляди години. Но тайните за оцеляване на тези, които живеят там, тепърва започват да се откриват.
Всеки алпинист може да опише задуха, който обикновено идва с надморската височина.
Въздушното налягане намалява, колкото повече ходите или летите над морската повърхност, позволявайки на молекулите газ да се разпространяват във всички посоки, а белият дроб може да се разтегне само в ограничена степен, за да компенсира.
В продължение на много стотици поколения, хора, които живеят в Андийската планина простиращи се от Перу до Боливия гърди с форма на цев които увеличават обема на всяко от вдишванията ви.
И от края на 19 век учените го знаят кръвта ви е пълна с червени кръвни клетки и хемоглобин, молекули, които пренасят кислород.
Когато кислородът е оскъден, кръвта се сгъстява, за да увеличи количеството, което може да пренесе в клетките около тялото. Това хемопоетичен отговор среща се и при всеки, който реши да се изкачи на планина.
И тъй като почти всички изследвания на условията на живот в планините са били проведени дълго време в Андите, хематопоезата се разглежда като универсален отговор на ниски нива на кислород в продължение на почти два века.
Едва в края на 70-те и началото на 80-те години, след преходи до седем села в Непал, Синтия Бил, антрополог от университета Case Western Reserve в Охайо, започва да открива, че тибетците не отговарят на тази теория.
Както на морското равнище
Първо, липсваха им гърдите с форма на цев, но те изглеждаха дишайте по-бързо че Андите.
И второ, Беал и колегите му откриха, че тибетците имат това изненадващо ниски нива на хемоглобин, често в рамките на нормалното за хората, живеещи на морското равнище.
Източник на изображения, Getty Images
Първоначално изследователите бяха изненадани да установят, че тибетците очевидно нямат физиологичните адаптации, необходими за живота на голяма надморска височина.
Въпреки че живеят на така наречения "покрив на света", тяхното физиологично състояние изглеждаше поразително подобно на тези, които никога не бяха излетяли от земята.
Това, което в началото изглежда много парадоксално - да не говорим за потенциално опасно - наистина има много смисъл.
Една от ползите например е по-малкото износване на кръвоносните съдове.
„Ако имате високи нива на хемоглобин, кръвта ви има тенденция да бъде по-вискозна и това може да има много вредни ефекти“, казва Татум Симонсън от Калифорнийския университет в Сан Диего.
Без CMS
Един възможен резултат от този допълнителен стрес върху кръвоносната система е Хронична планинска болест или CMS.
За първи път описана през 1925 г. от перуанския лекар Карлос Монже Медрано, CMS (известна още като болест на Мондж) може да засегне хора, които години наред са живели без проблеми на височина.
„Хората остават без дъх“, обяснява Бел. "Те стават цианотични (устните и крайниците им посиняват), не могат да работят, не могат да спят добре. Те са много болни.".
Както при краткосрочната височинна болест, лекарството за CMS е бавно спускане във по-дебел въздухи кислород. Но това не е лек.
Източник на изображения, Getty Images
Тибет привлича милиони туристи всяка година, много от които могат да бъдат засегнати от така наречената "височинна болест".
Течността може вече да се е натрупала в белите дробове (Височинен белодробен оток или EPA) или в мозъка (Височинен мозъчен оток, или АСЕ), или плътната кръв може да бъде задръстена в други жизненоважни органи. Най-лошият сценарий е смъртта.
В перуанските Анди, до 18% от населението развиват CMS в даден момент от живота си. Но на тибетското плато този брой рядко надхвърля 1%.
Обяснение в миналото
Разбира се, тънката кръв помага да се намали рискът от CMS, но това не е единствената причина, поради която тибетският народ може да живее щастливо в такива крайности.
През 2005 г. Беал и колегите му установиха, че тибетците издишайте повече азотен оксид в сравнение с хората, живеещи в Андите и на морското равнище.
Този газ води до разширяване на кръвоносните съдове в белия дроб и около тялото, известно като вазодилатация. С повече пространство може да се увеличи притока на кръв и транспорта на кислород.
И както предполага Саймънсън, възможно ли е тибетците просто не е задължителнода сеn толкова кислород, колкото останалите?
През 2010 г., сравнявайки геномите на 30 тибетци с тези на китайско население Хан, пребиваващо в Пекин, Саймънсън успя да идентифицира онези гени, които бяха свързани с живота във височина.
Източник на изображения, Getty Images
Много бързите генетични промени позволиха поколение след поколение да живее в тази среда.
За две седмици на 2010 г. три други групи изследователи публикуваха проучване, което установи куп много различни гени между двете популации.
Два гена, наречени EPAS1 и EGLN1, за които е известно, че модулират нивата на хемоглобина в кръвта, бяха подчертани.
След като разгледа по-отблизо гена EPAS1 в тибетските геноми, Rasmus Nielsen от Калифорнийския университет установи не само, че това е внезапна промяна, но и уникална.
Сякаш тибетците са наследили гена от друг вид. И всъщност се случи точно това.
Нилсен е работил по проекта за геном на неандерталците с древния експерт по ДНК Сванте Паабо от Института за еволюционна антропология Макс Планк в Лайпциг, Германия.
Той знаеше, че нашият вид се е смесил с тези близки еволюционни братовчеди, и изследва тяхната ДНК за източник на специфичния тибетски-EPAS1 ген. Не намерих съвпадение.
Това не беше толкова изненадващо. Известно е, че неандерталците са се чифтосвали само с предците на съвременните европейци.
За хората от азиатски произход Нилсен гледаше на Денисовани, друг клон на родословното дърво на човека.
„Имаше пълен мач“, казва той.
Открити в планините Алтай в Сибир, те са известни само от два зъба и костта на малкия пръст, от които Паабо и колегите му публикуват суров геном през 2012 г.
Резултатите показаха, че популациите на Папуа Нова Гвинея, Австралия и някои региони от Югоизточна Азия е наследил между 1-6% от генома си от Денисовани.
Източник на изображения, Getty Images
Генетичните варианти, довели до адаптацията му, идват от вече изчезнали видове.
Между 50 000 и 30 000 години някои денисовци и древните предци на тибетците и хан китайците са правили секс, те комбинираха своите геноми, те смесват гените и произвеждат деца, които ще пораснат, за да имат свое потомство.
През следващите десетки хиляди години изглежда, че този ген на EPAS1 е дал малка полза на китайците хан и се среща само при около 1% от днешното население.
Но за всички онези безстрашни групи, които се преместиха на тибетското плато, включително семейство Чусанг, това помогна да се улесни всеки дъх.
Там 78% от сегашното население има тази версия на EPAS1, ген, който ги отделя от тези, които живеят по-ниско, но ги свързва с миналото.