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雪巴人高山求生機制解密:有效使用氧氣

黃美旋 2017年05月28日 10:36:00
登山者與喜馬拉雅山。(美聯社)

登山者與喜馬拉雅山。(美聯社)

長期以來,科學家一直想找出為何雪巴人在空氣稀薄的高山上,依然健步如飛,英國劍橋大學(Cambridge University)教授莫睿(Andrew Murray)22日經過實驗分析找到解答,解釋雪巴人因為演化而擁有獨特的生理機制,所以能夠較平地人更有效率地運用氧氣。

 

此一研究結果也發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)。

 

 

對一般登山客而言,攀爬氧氣稀薄的高山時,身體會加速大腦和身體的運作,以獲取足夠的必要養分,最常見的就是,藉由增加血液中的紅血球,來增加血液中含氧量,不過這樣會使血球變厚,血流量下降,然後增加血管栓塞堵塞的機會。

 

不過雪巴人的血液中,天生含氧量偏低、血紅蛋白量也不足,因此莫睿教授表示,「這表示血液中的含氧量並非主因,重要的是找出血液如何運用這些氧氣,尤其因為雪巴人在喜馬拉雅山上的表現相當傑出,因此他們的生理機制中一定有不同於常人的地方」。

 

為了解密雪巴人生理機制上的秘密,10個歐洲研究生和15個菁英雪巴人組成極限聖母峰2(Xtreme Everest 2 Venture)遠征團,一邊登喜馬拉雅山,一邊進行科學研究採樣。

 

 

 

極限聖母峰2遠征團的研究生之一,霍思卡特(James Horscroft)表示,他的博士論文資料主要以此次遠征團的資料為主,所以「此次實驗壓力相當大,因為我們只有一次機會可以上喜馬拉雅山取得資料」。

 

不僅壓力大,每天早上遠征團的成員們7點就要在攝氏10度以下寒冷的氣溫起床,花4個小時的時間進行採樣和一個樣體的測試,例如,穿刺採集大腿的肌肉組織,然後將一部分運回實驗室做進一步探索,另一部分在隨地搭建的研究營帳中,進行測試,不過每次作完測試後,都接近中午了,氣溫又會上升到接近25度,溫差之大令人驚訝。

 

 

 

 

透過生化檢測採集的樣本後,可以發現雪巴人的肌肉組織跟一般平地人相較起來,氧氣的使用方式更加有效,因為身體的新陳代謝系統,會自行限制身體脂肪的燃燒和增加葡萄糖的消耗,「雖然燃燒脂肪是身體的絕佳能量來源,不過問題在於,燃燒脂肪的耗氧量比燃燒葡萄糖多更多」。

 

事實上,根據研究結果顯示,雪巴人較一般正常人,可以生產多30%的能量,「這篇論文指出,細胞內的運作如何影響了全身的機能表現,還有雪巴人即使用較少量的氧氣也可以達到同樣的結果」。

 

霍思卡特表示,「其實透過組織切片測試比較,就可以非常清楚地得知,兩組在新陳代謝上的表現,擁有相當大的差異,其實,一開始兩組之間的差異大到我們以為可能是實驗錯了」,不過回劍橋實驗後,發現同樣的結論。

 

 

 

 

雖然所有的雪巴人的細胞基因都帶有消耗葡萄糖的傾向,不過幾乎沒有任何一個平地人擁有相同的基因。

 

莫睿教授表示,雪巴人原先定居在西藏,500年前移居到喜馬拉雅山上,這麼長的一段時間已經足夠讓基因突變後的好基因,嵌入族群身體內。

 

「當然(雪巴人高山體能好)的原因不單單因為一個基因,我們還發現雪巴人的血液較容易流入毛細管內,而他們的毛細管組織看起來也比我們平地人發達,因此可以將血液更有效地傳遞到組織中。」

 

 

 

 

劍橋大學的新聞稿表示,莫睿教授的此項發現,有助於科學家研發新方法,治療加護病房中的病患,因為他們大多因手術後遺症,而容易缺氧,甚至因此危及生命。

 

倫敦大學(University College London)馬丁(Daniel Martin)教授表示:「莫睿教授此項發現,為我們提供了很重要的資料,去理解雪巴人如何在低氧的情況下生存了數代,這項全新的發現絕對可以幫助我們為加護病房的病患找出新的療法。」

 

 

 

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