Eine Studie der Anthropologin Cynthia Beall zeigt, dass tibetische Frauen über spezifische physiologische Anpassungen verfügen, die es ihnen ermöglichen, in Höhen von 3500 bis 4300 Metern, wo Sauerstoff knapp ist, zu überleben und sich fortzupflanzen.
Frauen mit dem größten Fortpflanzungserfolg haben weder die höchsten noch die niedrigsten Hämoglobinwerte, sondern liegen dazwischen und weisen eine besonders effiziente Sauerstoffsättigung im Blut auf.
Zu diesen Anpassungen gehören ein erhöhter Lungenblutfluss und leicht vergrößerte Herzkammern, was den Sauerstofftransport unter extremen Bedingungen verbessert.
Die Genetik, insbesondere Genvarianten wie EPAS1, trägt zusammen mit kulturellen Faktoren dazu bei, dass diese Populationen unter Bedingungen mit geringer Sauerstoffsättigung gedeihen können.
Man muss sich nur ein wenig von den Menschenmassen in den Großstädten entfernen, um zu verstehen, dass die menschliche Spezies nicht so statisch ist, wie wir manchmal denken.
Auf dem tibetischen Plateau, in einer Höhe von über 3500 Metern, gibt es Gemeinschaften, die seit Jahrtausenden Luft atmen, die so sauerstoffarm ist, dass sie bei den meisten von uns innerhalb weniger Stunden Kopfschmerzen, Übelkeit und Herzrasen verursachen würde.
Dennoch geht das Leben dort weiter: Die Menschen arbeiten, bewirtschaften das Land und ziehen Kinder groß. Und jetzt wissen wir, dass dies nicht nur eine Frage der Gewohnheit ist, sondern eine Frage der Evolution in Echtzeit.
Der Schlüssel zur Lösung wurde in einer Studie einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung der Anthropologin Cynthia Bill von der Case Western Reserve University (USA) ausführlich beschrieben.
Die Forscher richteten ihre Aufmerksamkeit auf ein sehr ungewöhnliches natürliches Labor: Frauen tibetischer Nationalität, die ihr ganzes Leben in Siedlungen der Region Upper Mustang in Nepal auf einer Höhe von 3500 bis 4300 Metern am südlichen Rand des tibetischen Hochlands verbracht haben.
Die Ausgangsfrage war sehr einfach, fast darwinistisch: Welche körperlichen Merkmale sind mit der Geburt einer größeren Anzahl lebender Kinder unter Sauerstoffmangel verbunden?
Die Anzahl der lebend geborenen Kinder ist einer der klassischen Indikatoren für evolutionären Erfolg: Wenn ein Merkmal das Überleben und die Fortpflanzung fördert, wird es sich in der Population von Generation zu Generation verbreiten.
In diesem Fall arbeiteten Bell und ihr Team mit 417 Frauen im Alter von 46 bis 86 Jahren, die ihre reproduktive Phase bereits abgeschlossen hatten und vollständige Informationen über ihre reproduktive Geschichte liefern konnten.
Das Leben in der Höhe ist kein Kinderspiel. Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel sinkt der atmosphärische Druck und damit auch die Menge an Sauerstoff, die mit jedem Atemzug aufgenommen wird.
Die Folge ist Hypoxie: Das Körpergewebe erhält weniger Sauerstoff, als es benötigt. Bei Bergsteigern, die aus anderen Regionen kommen, kann dies zu Höhenkrankheit, Lungen- oder Hirnödemen führen. Bei schwangeren Frauen steigt das Risiko für Präeklampsie, niedriges Geburtsgewicht und sogar für die Mütter- und Säuglingssterblichkeit.
Die tibetische Bevölkerung lebt jedoch seit etwa 10.000 Jahren in dieser extremen Umgebung und hat eigene physiologische Reaktionen entwickelt, die sich von denen anderer Hochlandbewohner, wie den Anden- oder Äthiopienvölkern, unterscheiden.
Sauerstoff im Körper
Die neue Arbeit konzentrierte sich auf mehrere Glieder des Sauerstofftransportsystems: den Hämoglobinspiegel (das Protein der roten Blutkörperchen, das Sauerstoff transportiert), den Prozentsatz der Sauerstoffsättigung dieses Hämoglobins, den Blutfluss zu den Lungen, die Reaktion des Herzens auf Hypoxie und die anatomischen Merkmale der linken Herzkammer, der Kammer, die das mit Sauerstoff angereicherte Blut in den Rest des Körpers pumpt.
Das heißt, sie betrachteten nicht nur eine isolierte Variable, sondern die gesamte logistische Kette, über die Sauerstoff aus der Luft in die Zellen gelangt.
Die auffälligste Entdeckung widerspricht der Intuition. Man könnte meinen, dass es bei Sauerstoffmangel immer besser ist, viel Hämoglobin zu haben. Aber die tibetischen Frauen mit den meisten Lebendgeburten waren nicht diejenigen mit dem höchsten oder niedrigsten Hämoglobinspiegel: Ihre Werte lagen im mittleren Bereich, nahe dem Durchschnitt der Gruppe.
Was sie wirklich auszeichnete, war etwas anderes: eine besonders hohe Sauerstoffsättigung des Hämoglobins. Das heißt, sie produzierten kein hyperdichtes Blut, sondern nutzten jedes verfügbare Sauerstoffmolekül maximal aus.
Aus medizinischer Sicht ist diese Kombination durchaus logisch. Wenn der Hämoglobinspiegel stark ansteigt, wird das Blut dickflüssiger und lässt sich schwerer pumpen, was die Belastung für das Herz erhöht und das Risiko für Herz-Kreislauf-Komplikationen steigert.
Die Studie legt nahe, dass in diesen Populationen die natürliche Selektion Extreme „bestraft“ – ein zu hoher oder zu niedriger Hämoglobinspiegel ist mit einer geringeren Anzahl lebender Geburten verbunden – und moderate Werte in Verbindung mit einer sehr effizienten Sauerstoffsättigung begünstigt.
Der Film beschränkt sich nicht nur auf das Blut. Tibetische Frauen mit dem größten Fortpflanzungserfolg wiesen auch einen besonders hohen Blutfluss zu den Lungen und linken Herzkammern auf, die etwas breiter als normal waren.
Übersetzung: Ihr Herz-Kreislauf- und Atmungssystem arbeiten koordiniert, um mehr Blut zu pumpen, es besser mit Sauerstoff anzureichern und diesen Sauerstoff schnell im ganzen Körper zu verteilen, ohne den Motor zu überlasten. Es handelt sich um eine subtile Anpassung an extreme Bedingungen, bei der sich kleine Veränderungen in verschiedenen Organen summieren, um einen Unterschied zu bewirken.
Gene und Kultur
Hinter diesen Unterschieden steckt nicht nur die Physiologie, sondern auch die Genetik. Das Team entdeckte Zusammenhänge zwischen einigen dieser Merkmale – beispielsweise der Hämoglobinkonzentration – und Genvarianten, die mit der Sauerstoffhomöostase in Verbindung stehen, wie EPAS1, ein alter Bekannter aus Studien zur Höhenanpassung bei Tibetern.
Dieses Gen und andere, die an der Reaktion auf Hypoxie beteiligt sind, haben bereits in früheren Arbeiten deutliche Anzeichen einer positiven Selektion gezeigt, und nun stehen sie in einem direkteren Zusammenhang mit einem so greifbaren Faktor wie der Anzahl der Kinder, die eine Frau im Laufe ihres Lebens zur Welt bringt.
Die Studie versucht auch, nicht alles auf die Biologie zu reduzieren. Es gibt auch kulturelle Faktoren, die eine Rolle spielen: Frauen, die in jüngerem Alter Kinder bekommen und länger verheiratet sind, sammeln mehr Jahre „reproduktiven Risikos” an, mehr Zeitfenster, in denen sie schwanger werden können.
Bildung, Zugang zu Gesundheitsversorgung oder die Verwendung von Verhütungsmitteln beeinflussen diese Gleichung. Aber selbst unter Berücksichtigung dieser sozialen Variablen haben statistische Modelle gezeigt, dass die Physiologie im Zusammenhang mit dem Sauerstofftransport nach wie vor ein klarer Prädiktor für die Anzahl der Lebendgeburten ist.
All dies hilft, einem Phänomen einen Namen zu geben, über das zuvor nur abstrakt gesprochen wurde: Die Evolution des Menschen geht weiter, und wir können ihre Auswirkungen von Generation zu Generation beobachten.
Es geht nicht um das Auftauchen einer neuen Spezies im Himalaya, sondern um kleine Veränderungen in Merkmalen wie Blut oder Herz, die die Überlebensfähigkeit in einer bestimmten Umgebung verbessern.
Die gleiche Logik erklärt, warum in Gebieten, in denen Malaria verbreitet ist, Sichelzellenanämie häufiger auftritt: Sie ist mit Risiken verbunden, schützt aber auch vor Krankheiten, und das evolutionäre Gleichgewicht neigt sich zu ihren Gunsten.
Abgesehen von dem fast science-fictionartigen Reiz, zu beobachten, wie sich der Homo sapiens in Echtzeit an eine feindliche Umgebung anpasst, gibt es auch sehr praktische Konsequenzen.
Das Verständnis, wie diese Gemeinschaften biologisch mit Sauerstoffmangel umgehen, hilft, Pathologien im Zusammenhang mit Hypoxie in jeder Höhe besser zu verstehen, von chronischen Atemwegserkrankungen bis hin zu Herzproblemen, und kann zu neuen Strategien für Prävention und Behandlung inspirieren.
