生活在高海拔地区会导致基因行为发生显著变化 在厄瓜多尔安第斯山脉的高处，海拔数千米，人类面临的环境压力与低海拔地区截然不同。 人体生理上可以适应高海拔地区空气中较低的氧气含量。然而，高海拔山区环境中较高的紫外线辐射水平也构成了一项挑战。 数千年来，这些条件可以塑造哪些遗传特征能够代代相传，土著居民与适应环境的新来者之间会存在持久的差异。 人体对海拔高度的反应也会影响基因的调控方式，科学家们在安第斯山脉的基丘亚族原住民社区中已经观察到了这一点。这并非基因意义上的进化，而是我们细胞利用自身基因来适应环境的灵活的表观遗传机制的一部分。 这些表观遗传变化是否能在人类中遗传仍不确定。由于该研究仅关注当今人群，而未考察人口随时间推移的变化，因此这些变化是否会代代相传尚不明确。 世界辽阔而多样，生活在特定环境下的人群会发展出适应这些环境的进化特征。例如，韩国的自由潜水员就拥有与身体在长时间潜水过程中储存和释放氧气方式相关的基因优势。 由美国埃默里大学人类学家叶姆科·普赖尔和约翰·林多领导的团队发现，青藏高原上的人们虽然有明显的与高海拔相关的进化基因变化信号，并且这些变化世代相传，但生活在安第斯山脉类似海拔高度的人们却表现出不同的变化，这些变化可能并非遗传性的——这引发了人们对他们如何适应海拔 2500 米（8200 英尺）以上环境的疑问。 研究人员并没有再次梳理整个安第斯山脉的基因组，而是采取了一种不同的方法：甲基化组。 如果把DNA想象成一本食谱，里面包含了维持身体正常运转所需的所有生物反应的“配方”，那么甲基化组就像是一组小小的“粘性标签”，它们可以在不改变DNA序列的情况下改变DNA的活性。这些是覆盖在DNA表面的临时性修饰，通常会导致“某些功能减弱”。 研究人员采集了居住在厄瓜多尔安第斯山脉高处和秘鲁亚马逊盆地的39名土著居民的血液样本，他们分别是基奇瓦族和阿沙宁卡族。然后，他们对每个个体的整个甲基化组进行了测序，并将两组数据进行了比较。 “这是这两个人群的首个完整甲基化组数据，”普赖尔说。“与许多只关注基因组中几十万个位点的甲基化组研究不同，我们研究了全部30亿个碱基对，看看会发现什么。” 对比结果显示，高海拔地区人口与低海拔地区人口之间存在 779 个差异，其中包括与高海拔生活条件相关的具体变化。 这些结果并未显示可遗传的基因变化，而是短期适应高海拔生活的结果。 特别是，与身体对缺氧（低氧）的反应相关的两个基因存在差异甲基化，在高海拔的基奇瓦族社区中观察到这两个基因的甲基化水平较低。 这表明这些基因对低氧环境的反应方式可能发生了调控转变——这与长期生活在稀薄空气中的情况相符，但并非紧急反应能力下降的直接证据。 与此同时，对肌肉、静脉和心脏生物学以及身体对氧应激的反应都很重要的卵泡抑素基因处于高甲基化状态，这暗示着它可能与已知的安第斯山脉生理特征有关，例如更肌肉化的动脉壁和更高的血液粘度。 研究人员认为，这可能与他们发现的 PI3K/AKT 信号通路的变化有关，该通路在包括代谢和存活在内的几个细胞过程中起着关键作用。 最后，与皮肤色素沉着相关的 39 个基因在低地和高地人群之间显示出显著差异，这与高海拔地区不同的紫外线照射情况相一致。 综上所述，这些结果表明，可遗传的基因变化可能只是我们适应工具包的一部分，而表观遗传对基因活性的调整在个体的一生中可能发挥另一种作用。 林多说： “参与我们研究的基丘亚人并非刚刚来到安第斯山脉高地——他们的祖先已经在那里生活了近万年。我们的研究结果表明，表观遗传学可以以一种长期的方式促进适应。”
