凯西·麦格拉思，分子生物学和进化学会 秘鲁塞罗·德帕斯科实地考察点
信用:阿比盖尔·比厄姆 人类居住在全球范围内令人难以置信的环境中，从干旱的沙漠到冰冻的苔原、热带雨林和地球上一些最高的山峰
在这些极端环境中生活了几千年的土著居民已经适应了他们所面临的独特挑战
全世界大约有2%的人永久居住在海拔超过2500米的地方(1
5英里)，那里氧气稀少，紫外线辐射高，温度低
土著安第斯人、藏族人、蒙古人和埃塞俄比亚人表现出适应能力，提高了他们在这种条件下生存的能力
例如，安第斯人显示胸围增加，氧饱和度升高，低氧通气反应，使他们能够在异常高的海拔高度茁壮成长
虽然很明显，这些适应存在遗传因素，但在早期发育阶段暴露在高海拔地区也是已知的一个因素，尽管其潜在机制仍知之甚少
在《基因组生物学与进化》的一项名为“安第斯山脉适应性发育可塑性的全基因组表观遗传学特征”的新研究中，当时在密歇根大学攻读博士学位的艾娜希·查尔德贝耶娃和她的同事试图通过研究生活在安第斯山脉高海拔地区的秘鲁盖丘亚人来回答这个问题
他们的工作揭示了像脱氧核糖核酸甲基化这样的机制可能与适应高海拔有关，他们的发现对那些生活在高海拔地区的人的长期健康有潜在的影响
适应性通常被认为是导致某种生理特征或表型表现的遗传变化
然而，在一种被称为发育适应或适应性可塑性的现象中，某种遗传背景仅仅是先决条件，而暴露于某种环境刺激——通常是在早期发育过程中——则是这种特征得以表达的进一步要求
根据Childebayeva和其他作者的观点，“有几个安第斯高海拔适应表型的例子，其中发育适应在成人表型的表现中起着关键作用
“例如，终生居住在高海拔地区的安第斯山脉人的肺活量要比在海平面上出生和长大的安第斯山脉人的肺活量大
为了揭示环境、发育和遗传学之间相互作用的生物学机制，查尔德贝耶娃和她的合作者专注于表观遗传学，即在不改变核苷酸顺序的情况下改变DNA分子的修饰研究
甲基化是一种表观遗传标记，其中甲基被添加到包含在脱氧核糖核酸中的胞嘧啶核苷酸中
甲基化抑制相关基因的转录，从而通过调节蛋白质表达影响生物体的生物学
重要的是，脱氧核糖核酸甲基化模式是在产前和产后早期建立的，此后它们保持相对稳定，提供了一个早期发育窗口，在此期间环境暴露可能有助于塑造个体的表型
盖丘亚人是秘鲁本土的一个土著群体，他们在平均海拔12，000英尺(3，600多米)的安第斯高原上生活了11，000年
为了研究表观遗传学在高海拔发育适应中的潜在作用，该研究的作者评估了三组不同海拔暴露的秘鲁盖丘亚人基因组中的DNA甲基化模式:终生暴露于高海拔的高海拔盖丘亚人；出生在高海拔地区但后来移居到低海拔地区的克丘亚移民；和低海拔的盖丘亚人，他们是低海拔的终身居民，尽管他们的父母和祖父母都是高地盖丘亚人的祖先
通过比较在高海拔和迁徙的盖丘亚人中哪些DNA位置是甲基化的，这些人在童年时期就暴露在高海拔环境中，而那些在低海拔的盖丘亚人中是甲基化的，这些人有共同的祖先，但在童年时没有暴露在外，作者能够解开发育过程中暴露在高海拔和遗传环境中的影响
该研究确定了甲基化与终生或早期高原暴露相关的特定位置和区域
其中一些区域与先前与高海拔适应相关的基因有关，例如那些参与红细胞生成、葡萄糖代谢和骨骼肌发育的基因
特别是，这些基因中的一些已经在其他高海拔人群(如藏族和蒙古族)的遗传适应扫描中被发现，这表明遗传和表观遗传机制可能在多个高海拔人群中以相似的途径发挥作用
这些发现支持了表观遗传学参与发育适应以及早期发育暴露对脱氧核糖核酸甲基化模式有持续影响的观点
这项研究的发现对高海拔人群的健康也有影响
例如，与高海拔重叠基因相关的两个甲基化区域与特发性肺纤维化相关，特发性肺纤维化是一种以肺不可逆纤维化为特征的疾病，已知与缺氧(缺氧)有关
这表明，与低海拔人群相比，高海拔人群可能对这种疾病具有不同的易感性或明显的病理特征
此外，作者估计了三组盖丘亚纲动物的“表观遗传年龄”，这一现象反映了表观遗传维持系统的状态，可以作为生物过早衰老的标志
他们发现，与长期居住在低海拔地区的人相比，那些长期生活在高海拔地区的人表现出加速的表观遗传衰老，这可能反映了缺氧给细胞机制带来的压力
查尔德贝耶娃说，与秘鲁利马的卡耶塔诺·埃雷迪亚大学相关的塞罗·德帕斯科高海拔实验室的资源和合作者是完成这一项目的关键
研究人员在塞罗·德·帕斯科研究高空适应已有近一百年，其中最早的一项研究发生在1921-1922年
现在在马克斯·普朗克人类历史研究所考古遗传学系，查尔德贝耶娃希望有一天通过研究中亚高海拔人群的发育适应来扩展这项工作，进一步阐明允许人类突破高海拔居住上限的表观遗传机制
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
