從高海拔的登山者,到不用水肺裝備就能捕魚的潛水員,科學家在他們身上找到了人體在遺傳上適應極端環境的新方式。
在南韓最南端的濟州島上,有許多土生土長的女性從很小的時候就開始潛水,而且一生都是如此。 Photograph by David Hogsholt
南韓離島濟州島的一處沙灘上,有一群年約70歲左右的女性聚在一起說笑、唱歌,準備展開潛水抓海鮮的一天。不久之後,她們將會縱身躍入進只有攝氏10度的冰冷海水,潛入約10公尺深處,從海床上採集獵物,再迅速上浮。她們不用氧氣罩,這樣潛水、上浮,每天可長達五小時。
「她們現在會穿潛水衣,但直到1980年代,她們都還是穿著棉質的連身衣下水。」長期和這些女性合作研究的猶他大學遺傳學家梅莉莎.伊拉多(Melissa Ilardo)說。
這些潛水員被稱為「海女」(Haenyeo),她們維繫著一種傳女不傳子的潛水傳統,就連懷孕時也照潛不誤。
她們驚人的能力部分來自終身的訓練,讓她們能在寒冷海水中長潛時閉氣。
但根據一篇發表在《細胞報導》(Cell Report)期刊中的新研究顯示,這種代代相傳的潛水訓練,可能也改變了海女和她們子女的遺傳,把可以讓她們安全潛水的生理適應也傳給了後代。
在濟州島這一群潛水者身上找到的遺傳變異,是展現人類能適應極端環境的又一項證據。 Photograph by David Hogsholt
海之女
「海女」這個名稱就是韓文中「大海的女性」的意思,她們採團體模式,常年為自己的社群潛水捕捉像是鮑魚、海膽之類的帶殼海鮮。
這些女性通常在年紀很小時就跟著自己母親學潛水,但約會在15歲時開始正式受訓,並持續一輩子,伊拉多說。
「她們跟大海有一種非常不可思議的關係,她們是海洋的守護者,是真正會照顧海洋環境的。」她也補充,海女們會根據季節,輪流採集不同的獵物,讓資源有時間再生。
這種母系傳統在年輕一代中並不是那麼受歡迎。目前的潛水員平均約70歲,可能會是最後一代的海女,這代表要研究這種遺傳特徵的機會窗口正逐漸關閉。伊拉多說濟州島的潛水傳統可能已經有幾千年了,不過到底是什麼時候變成了僅限女性,則還不清楚。
濟州島的潛水者:約1954年所拍攝的海女。有些歷史學家認為,這個島的潛水傳統已經有1700年的歷史。 Photograph by Universal History Archive/Universal Images Group/Getty Images
紀念悠久韓國傳統的雕像。1950年時,濟州島上約有多達3萬名海女。到了2003年,只剩下5650名有登記的海女,其中85%都已經年逾50。這可能是韓國最後一代的海女了。 Photograph by Giulio Di Sturco, contrasto/Redux
適應極端
人體可以適應、並調節對高海拔和刺骨低溫等等極端環境的耐受能力。
「人類的可塑性超強,哪裡都可以活下去。」約書亞.川布萊(Joshua Tremblay)說,他是不列顛哥倫比亞大學的心血管學者,並未參與這項新研究。「我們不只是在行為或文化上適應得很好,生理上也適應得很好。」
聖母大學的人類學者卡拉.奧柯波克(Cara Ocobock)並未參與這項新研究,但她的研究發現,芬蘭的馴鹿牧人常常暴露在極端低溫中,他們的體內通常含有較多一種專門用來保溫的脂肪。
有些生活在高海拔的族群,在生理上和遺傳上都特別能適應含氧量相對低的大氣環境,川布萊說。但那些適應各有不同──生活在安地斯山的人,適應方式是產生更多紅血球,而西藏人的適應則可能專注在血紅素的濃度,這兩者都能讓血液攜帶更多氧氣。
根據伊拉多2018年發表的文章,善於潛水的「海上遊牧民族」印尼巴瑤人(Bajau),演化出了比較大的脾臟,可以在潛水時提高紅血球的循環及氧氣。這項發現也讓她開始研究海女是否也有類似的適應,她和首爾國立大學的李柱瑛(Joo Young Lee,音譯)合作,而李柱瑛研究海女已經超過10年。
測試潛水超能力
伊拉多和她的團隊比較了30名海女和濟州島上另外30名非海女、以及南韓本土另外31人的基因體。受試者平均年齡65歲,全都參加了一種模擬潛水的過程──將臉浸入一缸冷水中並閉氣。
在模擬潛水過程中,海女的心跳率比其他族群多下降了50%,因為限制了身體需要的氧氣、也減少了心臟需要做的工作,因此讓她們閉氣的時間可以延長。研究人員推論,這種特徵是潛水者終身訓練的結果。
「心跳率的差異真的非常驚人,」伊拉多說:「有一位海女的心跳率在15秒內降了超過每分鐘40下。」
基因體分析也顯示濟州島居民,不管是不是潛水員,在遺傳上都跟韓國本土的參加者不一樣。根據伊拉多的研究,濟州島的居民可能源自一小群祖先族群,跟韓國本土也分隔了非常久的時間:伊拉多指出,在歷史上曾有好些時期是不許人登島或離島的。
在濟州島的參與者中,有33%的人具備兩個能協助人體適應潛水壓力的突變基因,而具備這兩個突變的本土參與者只有7%。其中一個突變跟對寒冷的耐受力有關,這能讓潛水者比較不容易失溫。另一個突變則跟降低血壓舒張壓有關。
血壓方面的遺傳變異可以保護懷孕時還在潛水的海女──基本上,懷孕的海女會潛水到生產的那一天為止,伊拉多說。研究者指出,這種降低血壓的遺傳變異有助避免發生像子癇前症之類的併發症。那是一種可能會因為孕婦潛水而加劇的健康風險。
「這對身體來說真的是一種壓力非常大的事,」伊拉多說的是在寒冷水域潛水:「而我們認為,這個遺傳變異或許可以透過影響血管來保護她們……降低母親和孩子所面對的風險。」
適應一個不斷變化的世界
這項研究讓海女成為除了巴瑤人以外已知的第二個可能因潛水而演化的族群。
「這是人類在變異、演化和適應性方面的絕佳展現。」奧柯波卡說。
許多濟州島居民都擁有的這個遺傳變異,或許不只對潛水有幫助,伊拉多說,同時可能也跟濟州島是全韓國中風死亡率最低的事實有關。
「如果這些女性在懷孕期間也一樣潛水,跟她們的狠角色形象一樣,其實就是推動了這個可以影響整座島嶼的健康表現型,那就真的太神奇了。」伊拉多說,她後來又補充說,若能更深入了解這個基因變異如何作用,或許可以為心血管健康的治療帶來新資訊。
因為地球暖化以及極端天氣事件如冰風暴與熱浪的日益頻繁,所以在面對氣候變遷之際,探討人體對極端環境的適應及調節也很重要,奧柯波卡說,
「更深入了解人體應對與緩解這些極端狀況的能力,只會讓我們在面對當下發生的一切時,能夠準備得更充分。」奧柯波卡說。
延伸閱讀:吃鹽過量的標準到底是什麼?答案比你想的還複雜 / 膽固醇可能降到太低嗎?