Чому жителі Анд і Гімалаїв так добре виживають у горах? Генетики мають відповідь

Науковці виявили мутації в гені жителів Тибету й Андських гір, які дозволяють їм жити на екстремальних висотах.

Ці народи мешкають на різних кінцях світу і мають багато відмінностей, але спільним у них є те, що мутації одного гену допомагають їм дихати на висоті понад 4 тисячі метрів.

Тибетці в Гімалаях мають мутацію в гені EPAS1, який допомагає вижити в умовах браку кисню. “Андський” варіант того ж гена допоміг народу кечуа в Андах пристосуватися до життя на надзвичайній висоті.

Обидві групи незалежно одна від одної розвинули схожі адаптації, аби вижити у високогір’ях.

Вчені кажуть, що це яскравий приклад конвергентної еволюції – формування схожих ознак у представників неспоріднених груп.

Чому деякі народи легше дихають у горах?

У людей, які страждають на висотну хворобу, може виникати нудота, сплутаність свідомості, набряк легенів і мозку. Що вищим є підйом, то сильнішими стають симптоми кисневого голодування.

Багато альпіністів гинуть у горах саме через брак кисню: причому не лише на висоті 8 тисяч метрів і більше.

Вчені вже давно намагаються з’ясувати, чому деякі народи постійно живуть на висоті і при цьому не відчувають симптомів висотної хвороби. Серед них – перуанський народ кечуа, який живе високо в Андах вже понад 10 тисяч років, і тибетські корінні жителі, що також комфортно почуваються на висоті понад 4 тисячі метрів. Що ж у них спільного?

За словами вчених, жителі Тибету й Анд мають спільні фізіологічні риси (наприклад, більші легені). Але основні механізми, які допомагають їм впоратися з високогірним життям, відрізняються.

Також дослідники припускають, що дорослішання в суворих умовах Анд спричиняє епігенетичні зміни, які не впливають на саму послідовність ДНК.

Ще одна важлива відмінність між цими групами полягає в тому, що деякі жителі Анд мають надзвичайно високий рівень гемоглобіну в крові, що дозволяє отримувати необхідний кисень.

Водночас концентрація гемоглобіну у тибетців – нижче середнього, але їм цього вистачає.

У 2010 році команда дослідників виявила, що ген EPAS1 і його мутації дозволяють тибетським горянам максимально ефективно використовувати гемоглобін та отримувати більше кисню.

Тепер ці ж науковці під керівництвом генетика Татума Сімонсона з Каліфорнійського університету дослідили геноми 40 представників етносу кечуа, які проживають в Андах, а точніше – у перуанському містечку на висоті понад 4 тисячі метрів.

Аналіз показав, що мешканці Анд також мають версію гена EPAS1, яка дозволяє отримувати більше кисню навіть з низьким рівнем гемоглобіну.

“Я була здивована, коли побачила, що до цього причетний EPAS1”, – коментує генетикиня Емілія Хуерта-Санчес з Університету Брауна, яка не брала участь у новому дослідженні.

Хуерта-Санчес ще 10 років тому виявила, що жителі Тибету успадкували свій унікальний варіант гена EPAS1 від “Денисівської людини” – давнього підвиду, який вимер близько 40 тисяч років тому.

Однак мутація, яка є у сучасних кечуа, виникла приблизно за 20 тисяч років після цього. Саме в той час люди вперше почали жити в Андах.

Вчені сподіваються, що їхні дослідження в майбутньому допоможуть мешканцям Анд, які все-таки мають проблеми з проживанням у горах. Адже навіть у популяції кечуа не всі однаково добре переносять висоту.

Чому в горах ви можете “постарішати” швидше, ніж на рівні моря? Пояснюють вчені

Загальна теорія відносності Ейнштейна перевернула людське розуміння Всесвіту понад століття тому, і з того часу вчені зрозуміли, що плин часу не є стабільним.

Отже, час плине швидше на вершині, ніж у низині, адже чим ближчий об’єкт до Землі, тим сильніший вплив гравітації.

Отже, якщо час пов’язаний із гравітацією, чи означає це, що люди на вершинах гір старіють швидше, ніж люди на рівні моря? Чи справді збільшення сили тяжіння уповільнює старіння людей?

Люди, які живуть на великій висоті, старіють трохи швидше, ніж ті, хто живуть на рівні моря.

Відмінності незначні, але їх можна виміряти. Якби ви 30 років сиділи на вершині гори Еверест на висоті 8848 метрів над рівнем моря, ви були б на 0,91 мілісекунду старші, ніж якби провели ці роки на рівні моря.

Уявімо ситуацію: два близнюки народились у містечку на рівні моря, але розлучилися на 30 років. Один з них переїхав у Боулдер на висоті 1600 метрів над рівнем моря у штаті Колорадо, а інший залишився на місці.

Тоді близнюк, що живе на висоті, буде на 0,17 мілісекунд старший за іншого, коли вони возз’єднаються.

У своєму експерименті дослідники NIST використали один із найточніших атомних годинників у світі, щоб продемонструвати, що час біжить швидше навіть на 0,2 міліметри над поверхнею Землі.

“Це не просто розрахунки. Ми спостерігали зміну цокання годинника на відстані приблизно в ширину людської волосини”, – сказав фізик NIST Тобіас Ботвелл.

Масивні об’єкти спотворюють хід часу, тому що “простір-час” – це чотиривимірний “килим”, “зітканий” із трьох просторових (вгору/вниз, праворуч/ліворуч і вперед/назад) і однієї часової координати (минуле /майбутнє).

У релятивістській моделі гравітація – це коли будь-який об’єкт із масою спотворює цей “килим”, викривляючи простір і час.

“Будь-що, що має масу, впливає на простір-час. Поблизу об’єкта з масою “простір-час” спотворюється, що призводить до викривлення простору та розширення часу.

Ефект реальний і вимірюваний, але незначний у повсякденних ситуаціях”, – сказав Ендрю Нортон, професор астрофізики з Відкритого університету Великої Британії.

За словами Нортона, супутники GPS, які обертаються навколо земної кулі на висоті 20 186 кілометрів, за добу повинні налаштуватися на те, що їхні годинники працюють на 45,7 мікросекунд швидше, ніж годинники на Землі.

“Найважливішим ефектом теорії відносності з плином часу є, мабуть, точність GPS. Оскільки супутники GPS рухаються на високих швидкостях і високо від Землі, релятивістські ефекти від швидкості та гравітації потрібно ретельно враховувати, щоб ми могли з високою точністю визначити наше положення на Земній кулі”, – каже Чоу.

Отже, сила тяжіння справді сповільнює наше старіння. Однак це питання мілісекунд, тому проживання на рівні моря навряд чи є ефективним методом проти старіння.

Але час дорогоцінний і швидкоплинний – особливо на відстані від об’єктів з масою, каже Джошуа Кріш.