Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Jak życie na wysokościach wpłynęło na genom Tybetańczyków?
Zdolność mieszkańców Tybetu do życia w trudnych wysokogórskich warunkach odcisnęła swoje piętno w ich genomie. Mutacja w genach EPAS1 oraz EGLN1, umożliwiła im życie w stanie nieustającej hipoksji.

Tybetańczycy żyjący na wysokości ok. 4000 m. n. p. m  przez ostatnie 25 000 lat  znakomicie zaadoptowali się do warunków o znacznie utrudnionej dyfuzji tlenu do tkanek ciała. Obecnie przeprowadzane badania wykazują, iż mutacje dwóch loci – EGLN1 oraz EPAS1, podlegają naturalnej selekcji wśród tejże populacji.  Geny EGLN1 oraz EPAS1 wpływają na zagęszczenie hemoglobiny, a także kodują główne komponenty czynników szlaku transkrypcyjnego, indukujących hipoksję – HIF (ang. hypoxia-inducible factor), które to  koordynują odpowiedzią organizmu na hipoksję. Wspomniana hipoksja to stan fizjologiczny, w którym ilość tlenu w tkankach jest niewystarczająca. Powstaje w wyniku zmniejszonej dyfuzji tlenu do płuc lub tkanek ciała.

Schemat przedstawiający losy HIF, w zależności od dostatecznej ilości tlenu w tkankach – normaxia lub w przypadku zbyt małej ilości tlenu – hypoxia (Federico Formenti, University of Oxford, Oxford, UK.) (Źródło: http://jap.physiology.org/content/116/7/875)

Badania porównawcze populacji rodzimych Tybetańczyków i Chińskich Hanów zamieszkujących Tybet  wykazały, iż Tybetańczycy mają niższą koncentrację hemoglobiny, są mniej wrażliwi na zmiany poziomu stężenia tlenu w powietrzu, wykazują wyższy stopień wentylacji płuc w stosunku do potrzeb metabolicznych, osłabioną odpowiedź naczyń włosowatych płuc na hipoksję ostrą (nagły wzrost hipoksji trwający kilka minut) jak i zrównoważoną (o stałym poziomie przez kilka godzin). Warto dodać, iż  rodzimi Tybetańczycy, na poziomie komórkowym wykazują istotnie niższą  indukcje hipoksji oraz ekspresję genów odpowiedzialnych za produkcję HIF. Ponadto zanotowano u nich korelację pomiędzy obecnością zmienionej wersji genów –  EPAS1 i EGLN1, a indukcją erytropoetyny przez hipoksję. Kolejny zbadany aspekt dotyczy korelacji pomiędzy wzrostem wysokości nad poziomem morza, a spadkiem masy urodzeniowej potomstwa. W przypadku Tybetańczyków masa urodzonych dzieci jest wyższa, a wcześniej wspomniana zależność jest znikoma w porównaniu do dzieci Hanów.

Wykres przedstawiający korelację pomiędzy wzrostem wysokości nad poziomem morza, a spadkiem masy urodzeniowej potomstwa wśród rodzimych Tybetańczyków i Hanów (Moorei wsp.) (Źródło: http://jap.physiology.org/content/116/7/875)

Warto nadmienić, iż oprócz ludzi przystosowanych do życia w warunkach wysokogórskich, istnieją także jednostki skrajnie nieprzystosowane do tychże warunków. Taki stan jest jednostką chorobowa, nazywaną – przewlekłą chorobą górską, w skrócie CMS  (ang. chronic mountain sickness). Choroba ta powiązana jest z zaburzeniem produkcji komponentów rozprowadzających tlen. Jej etiologia wynika z długotrwałego narażenia organizmu na brak odpowiedniej ilości tlenu oraz niewykształceniu umiejętności przystosowania do tego typu ekstremalnych warunków – skutkuje to chroniczną hipoksją. Wśród symptomów CMS obserwuje się wzrost ilości erytrocytów, wysoki poziom hemoglobiny oraz hematokrytu, hipowentylację, nadciśnienie tętnicze, a nawet wady serca. Gdy wykonano badania na temat częstości występowania CMS wśród różnych populacji żyjących w warunkach wysokogórskich okazało się, że w populacji Tybetańczyków to tylko 1,2% populacji, u Hanów 5,6%, natomiast wśród Peruwiańczyków 15,6%. 

Jak wskazują badania molekularne, przystosowanie do życia na wysokości Tybetańczyków to prawdopodobnie spuścizna po Denisowianach, którzy wykazują bliskie pokrewieństwo  z Homo Neardenthalensis. Prawdopodobnie, kiedy 30 000-40 000 lat temu na tereny  płaskowyżu Tybetańskiego przybył Homo sapiens, krzyżował się on zasiedlającymi te tereny  Denisowianem. Wedle najnowszych doniesień, opublikowanych w lipcu tego roku w Nature, w których porównano 40 próbek DNA Tybetańczyków oraz 40 próbek DNA Hanów z DNA Denisowian. Okazało się, iż obszar genu EPAS1 składa się z odpowiadających sobie sekwencji nukleotydów tylko wśród Denisowian i Tybetańczyków. Możemy zatem wnioskować, iż zmiany przystosowawcze do trudnych warunków wysokogórskich są nie tylko ingerencją środowiska, ale i dziedzictwem, które Tybetańczycy otrzymali w prezencie od Denisowian.

KOMENTARZE
Newsletter