環(huán)球最新:極端高溫,影響人類進(jìn)化?

2022-08-05 15:58:53

·據(jù)世界銀行估計(jì),到2050年,氣候變化將導(dǎo)致1.4億人遷移,目前生活在非洲撒哈拉以南地區(qū)、南亞、拉丁美洲的人遷移的可能性尤其高。

·大規(guī)模遷移的后果之一,是生物學(xué)界所謂的“基因流動”,即由種群之間基因混合引發(fā)的進(jìn)化。


【資料圖】

極端高溫,無疑是今年夏天全球各地的一大關(guān)鍵詞。

上海高溫追平149年前紀(jì)錄,全國多地出現(xiàn)“熱射病”病例;歐美遭遇極端高溫侵襲,40度以上天氣成為常態(tài),多國山火頻發(fā);甚至在北極圈,氣溫一度飆升至32.5度,覆蓋格陵蘭島的冰蓋正在加速融化。

氣候變化正對人類的生活產(chǎn)生肉眼可見的影響。放眼未來,全球變暖的長期趨勢又將如何左右人類種群本身?

高溫可能直接間接改變?nèi)祟惢?/strong>

首先,常年高溫可能會直接改變?nèi)祟惢?。《麻省理工科技評論》資深記者Jessica Hamzelou曾在《新科學(xué)家》雜志上撰寫題為《過往的氣候變化曾影響人類進(jìn)化》的科普文章,以史為鑒,從人類特征的演進(jìn)史,窺視氣候變化在未來可能留下的人種烙印。

文章主要介紹了西非約魯巴人對干旱環(huán)境的遺傳學(xué)反應(yīng)。歷史上,約魯巴人一直生活在撒哈拉沙漠邊緣薩赫勒地區(qū)的干燥氣候之下。為探尋約魯巴人是否為應(yīng)對該生存環(huán)境而進(jìn)化,美國斯坦福大學(xué)的Andres Moreno團(tuán)隊(duì)研究了20名約魯巴人、20名東亞人和20名歐洲人DNA樣本中F0XI1基因的變異。該基因與腎臟水潴留相關(guān)(水潴留即機(jī)體在組織間隙里積存過多水分,并且無法通過排尿等方式排出),而根據(jù)《生物醫(yī)學(xué)中心開放獲取期刊》(BioMed Central)收錄的一篇論文數(shù)據(jù),撒哈拉沙漠以南地區(qū)慢性腎病的患病率達(dá)到17.7%。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),85%的約魯巴人有著相似的遺傳信息序列,且相較隨機(jī)重組、基因改組產(chǎn)生的序列,該序列更長。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這是自然選擇的結(jié)果。

遺傳特征的長度表明,約魯巴人的基因改變,可能始于距今一萬至兩萬年前,恰好與撒哈拉沙漠化的初級階段相吻合。

此外,研究團(tuán)隊(duì)還分析了包括約魯巴人在內(nèi)全球39個(gè)族群971個(gè)基因樣本所處的地理位置,發(fā)現(xiàn)這一遺傳信息序列更頻繁地出現(xiàn)于低緯度地區(qū)。Moreno表示,鑒于低緯度地區(qū)更可能缺水,這一現(xiàn)象表明,進(jìn)化壓力與氣候相關(guān)。不過,倫敦大學(xué)學(xué)院基因?qū)W家Steve Jones指出,這只是間接證據(jù),因?yàn)槲覀儫o從得知約魯巴人的基因差異是否真的提高了存活率。

假如Moreno的解釋成立,該研究將引出一個(gè)新問題:人類能通過進(jìn)化適應(yīng)氣候變化嗎?美國亞利桑那州立大學(xué)人類遺傳學(xué)家Anne Stone表示:“長期來看,如果地球持續(xù)變暖,那么發(fā)生基因嬗變并不會讓我感到驚訝。”

除了通過自然選擇的方式直接改變基因外,氣候變化還可能通過改變生態(tài)環(huán)境,影響人類的行為方式,進(jìn)而左右進(jìn)化。美國萊斯大學(xué)生態(tài)學(xué)教授Scott Solomon在美國全國廣播公司官網(wǎng)上刊發(fā)題為《氣候變化可能影響人類進(jìn)化,這種影響如何實(shí)現(xiàn)》的文章。

文章稱,氣候變化致使氣溫升高,引發(fā)干旱、降水模式的變化、生長周期的延長。動植物為跟上不斷發(fā)生的變化,將不斷進(jìn)化。生物學(xué)家們已觀察到,氣候變化導(dǎo)致松鼠和鮭魚的發(fā)育速度加快,繁殖期隨之前移;夏季提早到來,一些花類的花期相應(yīng)提前;珊瑚正與微藻建立新的關(guān)系,以便在溫度更高、酸性更強(qiáng)的海洋中生存。

隨著地球持續(xù)變暖,其他物種也可能發(fā)生漸進(jìn)式變化——包括人類。氣候變化將以微小但顯著的方式改變?nèi)梭w的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,并可能導(dǎo)致人體外形發(fā)生明顯變化。

先看對人體的體內(nèi)影響。氣候變暖,意味著瘧疾、西尼羅熱等長期流行于熱帶地區(qū)的疾病將擴(kuò)散到溫帶地區(qū)。其結(jié)果是,美國和其他發(fā)達(dá)國家的居民將接觸到這些疾病,他們的免疫系統(tǒng)將被迫進(jìn)化出新的防御機(jī)制,但這或許將引起其他非傳染性疾病。

比如說,“鐮刀形細(xì)胞貧血”和“地中海貧血”這兩種血液病之所以出現(xiàn)并一直存在,是因?yàn)樗鼈冇幸粋€(gè)對人類有益的副作用:攜帶特定基因的人能夠抵抗瘧疾的嚴(yán)重發(fā)作。如果瘧疾蔓延到北美、東亞、歐洲的人口稠密地區(qū),那么這兩種疾病或其他新疾病可能很快隨之出現(xiàn)。

同樣,我們的消化系統(tǒng)也會隨攝入食物的變化而進(jìn)化,而食物的攝入類型取決于當(dāng)?shù)胤N植農(nóng)作物和飼養(yǎng)牲畜的種類。比如成年人消化牛奶的能力,是從中東和北非的一些養(yǎng)牛族群進(jìn)化而來的。他們的后代可能進(jìn)化出更好的糖耐受或脂肪耐受能力。

改變飲食也會引發(fā)人體微生物組(寄居在腸道中的細(xì)菌和其他微生物,有助于保持健康)的變化。素食者體內(nèi)的菌群往往與肉食者不同。如果長期干旱導(dǎo)致飼養(yǎng)成本過高,人們吃不到牲畜肉,這種微生物組的變化可能會被進(jìn)一步放大。

雖然可能發(fā)生的這些變化肯定會引起生物學(xué)家的極大興趣,但它們大多難以被肉眼察覺。不過,一旦人體內(nèi)部發(fā)生變化,外部特征也會隨之改變。

以身材為例,耶魯大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Stephen Stearns表示,由于矮重的女性往往生育更多孩子,而這些孩子會遺傳矮重的基因,故可推測2049年女性的平均身高將更矮,平均體重將更重。但Stone預(yù)測,因?yàn)樯钤诟邷丨h(huán)境中的物種會進(jìn)化出更能散熱的體型,所以在氣候變化的影響下,人們會進(jìn)化得更高、更瘦。她說:“很有可能我們將找到一個(gè)最優(yōu)點(diǎn),既能應(yīng)對高溫,又能攜帶足夠的脂肪以繁衍生息。”

移民潮帶來的“基因流動”

此外,有證據(jù)表明,隨著地球溫度不斷升高,不同人口群體之間的特征差異可能會漸漸消除。

氣候變化之所以能減少種族差異,主要因?yàn)樗鼘⒁l(fā)大規(guī)模移民潮。過去幾十年來,人們紛紛涌向沿海大城市,全球總體城市化水平提高。但隨著極地冰川融化,海平面上升,大量人口將被迫逃離沿海地區(qū)。而由于干旱日益頻繁且嚴(yán)重,生活在旱區(qū)的人們將不得不搬到具有更多可靠水源的地方。

此類遷移將削弱地理障礙對分隔人類族群的作用。事實(shí)上,這種情況已經(jīng)在發(fā)生。聯(lián)合國的一份報(bào)告表明,截至2017年,全球有2.58億人在出生國以外的其他國家生活。這一數(shù)據(jù)相比2000年,增長了49%。世界銀行曾預(yù)測,到2050年,氣候變化將導(dǎo)致1.4億人遷移,目前生活在非洲撒哈拉以南地區(qū)、南亞、拉丁美洲的人遷移的可能性尤其高。

大規(guī)模遷移的后果之一,是生物學(xué)界所謂的“基因流動”,即由種群之間基因混合引發(fā)的進(jìn)化。當(dāng)來自不同種群的人交配繁衍,他們的基因會在孩子體內(nèi)雜合。這可能導(dǎo)致孩子身上出現(xiàn)父母任何一方,甚至整個(gè)族群都不曾出現(xiàn)的一些特征組合,比如佛得角島民的黑皮膚和藍(lán)眼睛,這是葡萄牙人和西非人結(jié)合的結(jié)果。

基因流動最明顯的后果之一,也許就是全球人口的膚色更加接近。

膚色差異是不同種群自然選擇的結(jié)果。真黑素會使皮膚變黑,有助于抵御強(qiáng)烈的陽光。但真黑素過多,會使體內(nèi)難以產(chǎn)生構(gòu)建健康骨骼所必需的維生素D。因此,數(shù)千年來,人類在全球遷移的過程中,進(jìn)化出了不同程度的皮膚色素沉著,而自然選擇起到了平衡真黑素過多(可能間接導(dǎo)致骨骼畸形)與真黑素過少(可能導(dǎo)致癌癥和天生缺陷)的作用。

其結(jié)果是,人的膚色與不同地區(qū)的陽光強(qiáng)度緊密契合——赤道附近膚色較深,兩極附近膚色較淺。

但在當(dāng)今世界,因?yàn)榉罆袼途S生素補(bǔ)充劑的存在,自然選擇對皮膚色素沉著變化的影響不如基因流動。由于膚色受許多基因控制,膚色不同的父母生出的孩子往往是中間膚色。因此,在5到10代人(125到250年)之后,黑皮膚或白皮膚的人會減少,而棕色或橄欖色皮膚的人會增多,同時(shí)擁有深色皮膚和淺色眼睛的現(xiàn)象,可能會變得更加普遍。

(本文由陸念頎編譯)

參考文獻(xiàn):

1. https://www.nbcnews.com/mach/science/climate-change-could-affect-human-evolution-here-s-how-ncna907276

2. https://www.newscientist.com/article/mg20827832-800-past-climate-change-influenced-human-evolution/

標(biāo)簽: 極端高溫 人類基因

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