每日在水下停留数小时的潜水员,其身体呈现出显著变化
据美媒4月13日报道,以潜水捕食为生的人群进化出了异常大的脾脏,能在潜水时释放更多富含氧气的血液。这一变化将潜水闭气重新定义为一种历经数代形成的生物适应性特征,而非仅靠训练习得的技能。在东南亚沿海,萨马-巴焦潜水员仍能单次闭气潜入超过60米深的海底采集食物。哥本哈根大学的研究人员通过测量脾脏和扫描DNA发现,许多家庭成员的脾脏异常大。由于非潜水员也表现出同样程度的脾脏增大,仅靠日常练习无法解释这一差异,这指向了遗传性变化。

脾脏储备:大脾脏之所以重要,是因为潜水会触发其收缩,将额外的红细胞推入血液循环。这一爆发为没有新鲜空气进入时争取了时间,因为更多细胞能携带更多氧气。杜克大学进化人类学家赫尔曼·庞策以巴焦人的日常为例,展示了这种工作负荷的极端性:“他们每天能在水下度过4到5小时”,庞策描述道,他们的日常围绕着反复闭气觅食展开。
说话的代价:人类说话也依赖于一种危险的咽喉结构,呼吸和吞咽共用狭窄通道。吞咽时,喉部、声带及附近组织会试图在食物下滑前封住气道。即便如此,美国国家安全委员会数据显示,2022年美国仍有5553人因窒息死亡。对庞策而言,这种危险正是促成灵活语言能力的进化“交易”的一部分。
高山缺氧:高海拔地区则面临相反问题,每次呼吸携带的氧气都少于身体所需。作为应对,肾脏释放促红细胞生成素(一种刺激新红细胞生成的激素),骨髓也开始加速造血。更多细胞能暂时稳定氧气输送,但也会使血液变稠、流动变难。这种权衡帮助短期访客生存,却无法解释长期高海拔居民的巨大差异。
两种高海拔适应路径:安第斯山脉的许多原住民发展出了更大的肺和胸廓,同时维持较高的红细胞计数。在稀薄空气中成长能扩张胸腔、改善许多居民的氧气交换效率。远在喜马拉雅山脉,当地社区则用不同的血液、呼吸和血管平衡方式解决了同样的氧气短缺问题。独立的历史演化出了不同的答案,表明同一环境挑战不会迫使生物采取同一解决方案。
现代人类中的古老DNA:喜马拉雅的解决方案之一围绕EPAS1基因展开,该基因有助于调节高海拔地区的红细胞生成。与持续推高血细胞计数不同,这一版本使计数保持相对较低,降低了患病风险。遗传证据显示,藏人可能从与丹尼索瓦人相关的群体继承了这一有用基因片段,这一古老杂交事件在数万年前发生,后来成为藏人高原生存的优势。
血液过稠的代价:在安第斯山脉,同样的造血策略可能过度,将有益反应转变为疾病。一旦血液中细胞过多,流动会变缓慢,组织开始失去本应获得的氧气。这种状况最严重时称为慢性高山病,是一种可能在长期高海拔生活多年后出现的长期疾病。这一负担有助于解释为何适应从不是简单的改善,因为保护身体的解决方案也可能伤害它。
氧气与胎儿发育:在成年前,海拔就已通过怀孕、分娩和童年氧气供应重塑生存。在安第斯山脉的妊娠中,更强的子宫-胎盘血流(从母亲到胎盘的血液流动)有助于向发育中的胎儿输送更多氧气。这种额外血流似乎比短期高原停留更能保护出生体重,即使空气仍然稀薄。因此,早期发育至关重要,它既塑造身体本身,又影响成年后系统的应对能力。
人类身体的微妙演化:萨马-巴焦人和藏人高海拔居民等案例表明,人类演化并未止步于遥远的过去。强烈的局部压力仍会青睐那些帮助家庭在苛刻环境中生存、工作和养育子女的特征。行为启动了这一过程,但经过许多代后,基因和发展会将某些优势更深刻地“锁定”在身体中。这种文化、环境和生物学的混合使人类多样性更易理解,而无需将其简化为等级排名。
跨越海洋与山脉,相同的模式反复出现:身体通过改变结构、血液和行为来应对反复出现的氧气短缺。看似人类极限的情况,往往成为局部专长,尽管每次“收获”都伴随着代价。
(原文标题:Divers who spend hours underwater daily show striking changes in their bodies)