不怕冷的人具有特殊基因,他们究竟是什么样的耐寒超人?
过去很多年里,科学家不断寻找一个古老问题的解答:为什么有些现代的智人比别人更不怕冷?
在八万多年前,智人开始离开温暖的非洲,大约在42000年前抵达欧洲。当他们碰到寒冷的环境时,身体也不可避免地演化以调节不同气候,但耐寒的能力并没有均匀分布。在过去的多年里,科学家不断寻找一个古老问题的解答:为什么有些现代的智人比别人更不怕冷?
发表在《美国人类遗传学期刊》(AmericanJournalofHumanGenetics)的研究宣布了解答:肌肉纤维中缺乏"α-辅肌动蛋白3"(ACTN3)的人比没有这种基因变异的人更能忍受寒冷。研究团队写道,全世界约有五分之一的人缺乏这种蛋白质,使他们拥有"超强的耐寒能力"。
2014年,有研究团队进行一项研究,试图根据压力荷尔蒙与代谢活动等各种参数,了解人体如何调节寒冷环境,但"最终什么也没发现"。
随着有些研究团队继续进行实验,2013年《公共科学图书馆:综合》(PLOSOne)的一项研究帮助他们揭开了为何有些人比较不怕冷的谜团。科学家开始研究α-辅肌动蛋白3的基因变异,发现全世界约有15亿人的体内不存在这种蛋白质,很可能是由于编码的基因发生变异。
全世界约有15亿人的体内缺乏"α-辅肌动蛋白3",这让他们拥有更强的耐寒能力。
那么为什么α-辅肌动蛋白3重要呢?
肌肉是由类似钢索的多种纤维所组成,一种叫做肌动蛋白和肌凝蛋白的蛋白质使肌肉纤维能够收缩。肌动蛋白和肌凝蛋白紧密地排列在一起形成细长的丝状。当肌肉收缩时,肌凝蛋白附着在肌动蛋白上,并在纤维末端拉动肌动蛋白,最终导致肌肉运动。
α-辅肌动蛋白3基因-也被称为"速度基因"-在肌肉纤维的肌动蛋白与肌凝蛋白的收缩具有重要作用。职业短跑运动员普遍拥有α-辅肌动蛋白3基因,它与速度和力量息息相关。
"有两种类型的肌肉纤维-慢缩肌纤维和快缩肌纤维。慢缩肌纤维能保存能量,而快缩肌纤维消耗掉更多能量。"α-辅肌动蛋白3只在快缩肌纤维的肌肉纤维中表达,而不会在慢缩肌纤维。
研究表明,缺乏(或功能丧失)α-辅肌动蛋白3的基因变异者,因为慢缩肌纤维的缘故拥有更不怕冷的体质,有研究学者说:"慢缩肌纤维有效地产生热量,使缺乏α-辅肌动蛋白3的人在寒冷时不会发抖。他们透过增强肌肉张力以节省能量。"
经过数千年演化,缺乏α-辅肌动蛋白3的人可以消耗很少能量来维持体温,但这也表示他们的肌肉消耗的能量更少,他们可能面临健康上的隐忧。
科学家实验招募了42名男性居民进行实验(包括α-辅肌动蛋白3基因正常与变异),参与者的年龄介于18岁至40岁之间,生活方式相对积极每周至少运动2小时。
科学家将参与者带到室内游泳池泡在摄氏14度的冷水中20分钟,然后在室温空气中休息10分钟。接着继续让参与者泡在冷水中120分钟,直到参与者的直肠温度降到摄氏35.5度。结果显示,α-辅肌动蛋白3基因正常的参与者,只有30%能把体温维持在摄氏35.5度以上;α-辅肌动蛋白3基因变异的参与者,则有69%能在接触冷水后依然维持体温。
在另一项实验中,科学家将基因变异的12周龄母鼠泡在冷水中五小时,他们观察发现缺乏α-辅肌动蛋白3的老鼠,其冷诱导的棕色脂肪组织(通常在婴儿与冬眠的哺乳动物中产生热量)并没有增加,研究者说:"我们的研究发现,肌肉是一种非常重要的热源,它可以藉由好几种机制产生热量,而棕色脂肪组织产生热量的重要性则小得多。"
虽然经过数千年演化,缺乏α-辅肌动蛋白3的人可以消耗很少能量来维持体温,但这也表示他们的肌肉消耗的能量更少,研究表明他们可能面临健康上的隐忧,研究人员说:"我们的假设和估计是这些基因变异的人吃下更多热量,而且不常运动,他们患肥胖症、第二型糖尿病和其他代谢失调的风险更高。他们老年时的跌倒风险也更高,因为与基因正常的人相比,他们拥有的快缩肌纤维(控制爆发运动)较少。"
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