人类仍在不断进化，加州大学医学院低氧生理基因组学中心创始人兼联合主任塔图姆·西蒙森博士计划利用进化来改善所有人的医疗保健。

她于 2024 年 2 月 9 日发表在《科学进展》上的最新研究表明，一些安第斯人的基因变异与高海拔地区红细胞计数减少有关，使他们能够在低氧条件下安全地生活在高山上。西蒙森的加州大学圣地亚哥分校实验室正在应用这些发现来了解为什么一些患有睡眠呼吸暂停或慢性阻塞性肺病(COPD)等肺部疾病的人比其他人表现更好，是否可能存在遗传因素。

西蒙森解释说：“有些患有慢性阻塞性肺病的人需要大量呼吸并保持较高的氧饱和度。其他患有相同疾病的人则呼吸次数减少，血氧饱和度也较低。研究人员怀疑这种变异背后可能存在遗传差异，类似于我们在高海拔自然选择的氧气感知和反应的重要途径中发现的变异。”

我们的细胞需要氧气才能生存。当环境中的氧气不足时，我们的身体会产生额外的红细胞，将氧气输送到全身。然而，过多的红细胞会产生一种称为红细胞过多(EE)的危险状况，它会使血液变得粘稠，从而可能导致中风或心力衰竭。

她之前的研究表明，许多生活在低氧环境中的山区藏人天生就有保护他们在高海拔地区免受不良后果影响的先天机制，包括红细胞过度生成。部分原因是EPAS1基因的调节发生了变化，该基因通过调节响应氧气水平变化的途径来降低血红蛋白浓度。遗传学的进步表明，现代藏人从他们的祖先那里获得了这种遗传优势，他们的祖先在数万年前与生活在亚洲的古人类混合在一起——这是一个仅限于这个人群的独特的进化历史。

西蒙森博士也是约翰·B·韦斯特呼吸生理学讲​​座教授，也是加州大学圣地亚哥分校医学院肺科、重症监护、睡眠医学和生理学系副教授，在她的最新研究中，她重点关注了基因组的EPAS1区域。她和她的团队专注于一种基因突变，这种突变存在于一些生活在安第斯山脉的人身上，但在所有其他人群中都不存在。当他们扫描整个安第斯基因组时，他们发现了围绕该变体的模式，表明这种仅改变蛋白质产物中单个氨基酸的基因变化是偶然发生的，相对较新的时间(从 9,000 到 13,000 年前)，并且传播得非常快。很快就在安第斯山脉人口中传承了数百代。

与藏人类似，EPAS1基因与拥有该基因的安第斯人红细胞计数较低有关。然而，研究人员惊讶地发现，该变体的工作方式与该基因的版本完全不同。安第斯变体不是调节其水平，而是改变蛋白质的基因组成，改变每个细胞中的 DNA。

“总的来说，人的平均血红蛋白浓度较低，他们的生理机能以一种不会将红细胞增加到过高水平的方式来处理低氧。现在我们有了第一个证据表明安第斯人也在走这条路，涉及相同的基因，但蛋白质编码发生了变化。进化在这两个种群中发挥作用，作用于相同的基因，但方式不同，”西蒙森说。

这项研究举例说明了当前的研究方法，该方法将自然选择的遗传目标与复杂的疾病基因联系起来，例如，正如本研究揭示的那样，了解自然遗传变异如何导致对低氧的适应性和适应不良反应。

在西蒙森的实验室中，这意味着弄清楚哪些下游目标基因因低氧等而被打开。西蒙森说：“这篇论文显示了一种与一种特定表型相关的基因，但我们认为有许多不同的基因和氧运输成分参与其中。这只是这个难题的一小部分，可以为研究人员提供与其他人群相关的信息。”

西蒙森和她的团队正在与加利福尼亚州圣地亚哥和埃尔森特罗以及墨西哥蒂华纳和恩塞纳达的拉丁裔人群合作，将他们带到高海拔地区并记录他们醒着和睡着时的呼吸。他们正在将他们的发现与公开数据库进行交叉引用，以确定他们在安第斯山脉中所做的发现是否也存在于当地的拉丁美洲人中，这些拉丁裔人可能与安第斯人共享一些遗传变异。