高原低氧如何驯化了藏马

高原低氧如何驯化了藏马

中国马起源于何时？藏马如何适应高原低氧环境而生存下来？近日，《分子生物与进化》（Molecular Biology and Evolution）发表了中国农业科学院北京畜牧兽医研究所畜禽种质资源保护与利用科技创新团队的最新研究成果。他们在藏马驯化历史和低氧耐受性研究上取得重要突破，发现了藏马低氧耐受遗传调控机理，并推演出了中国马驯化起源历史。

马的驯化起源对世界战争、运输和农业产生了革命性的影响，对人类历史进程产生了关键性影响。但是一方面由于家马祖先的灭绝和青铜器时代早期遗址的遗失，中国马驯化起源的时间一直存在争议。国外普遍认为中国马起源较晚，约在殷商时期；另一方面，藏区极端环境严重阻碍了低氧耐受性的研究。

该团队在首席科学家马月辉研究员的带领下，通过十余年的努力，寻遍祖国大江南北，系统性地收集并保存了26个家马品种，合计获得近千份遗传材料，累计进行百余次高原血氧实验测定，为后期的基因组测序和关联分析奠定了重要基础。

该团队通过多种进化模型的构建和模拟，首次推演出距今约3700年前，中国马祖先发生了一次重要分化事件，形成北方马、西南马和藏马这三大类群。该结论支持了中国马驯化起源远早于殷商时期的观点。

研究还发现，藏马与西南马之间存在不对称的基因交流，与连通滇藏的“茶马古道”时间一致。

论文共同通讯作者蒋琳研究员介绍，基于选择信号和携氧能力的全基因组关联分析发现，藏马低氧耐受的致因突变——低氧诱导因子EPAS1的R144C精氨酸144半胱氨酸的突变，能够增强EPAS1的稳定性，上调低氧诱导通路HIF基因的转录，提高了藏马的携氧能力和低氧代谢水平，从而更好地适应藏区极端的低氧环境。该研究为藏区克服“低氧瓶颈”进行马匹引种改良提供了可能。

为什么藏族人能适应高原低氧环境？物竞天择

青藏高原平均海拔在4000米以上，那里稀薄的空气会给一些外来者带来不适，但藏族人却可以在这样的环境下繁衍生息。近日，中科院昆明动物研究所的科学家发现了藏族人适应高原极端低氧环境的秘密——HMOX2基因。相关成果已于近期发表在国际核心期刊《人类遗传变异》上。

据团队负责人、中科院昆明动物所研究员宿兵介绍，十年来团队一直在梳理研究藏族人的基因组，以期揭示他们高原适应的遗传机制。

为什么藏族人能适应高原低氧环境？物竞天择

宿兵告诉记者，为了进一步研究HMOX2基因对藏族高原适应的功能效应，科学家们对藏族人群和平原汉族人群的HMOX2基因进行了比较分析。他们对来自青藏高原不同地理群体的藏族个体的HMOX2基因序列进行了研究，发现了一个功能性的突变。该功能突变在藏族人群的频率显著高于平原汉族人群。

“该发现提示了是达尔文的自然选择导致了该突变在藏族人群中的富集。由于HMOX2基因参与血红素的代谢，它在藏族人群的低氧适应，特别是血红蛋白水平的调控中可能发挥着重要作用。”宿兵说。

研究团队对拉萨市和班戈县的1000多名藏族个体的HMOX2基因进行了分析，发现功能突变位点与藏族高原适应能力的指标之一——血红蛋白浓度显著相关。

“在不适应低氧环境的人体内，长期低氧将引发红细胞的增生，并最终有可能导致过度增生而发生‘红细胞增多症’。而HMOX2基因的功能突变可以加速藏族人体内多余血红素的代谢，有利于藏族人在高海拔条件下保持相对较低的血红蛋白水平，以避免红细胞过度增殖带来的负效应，为藏族人提供保护。”宿兵说。

“藏族人对高原的低氧适应是一个多基因共同作用的结果，我们的研究还只是一个开始。”宿兵说，这项研究可以更好地理解藏族人的独特适应能力，为高原疾病的预防和治疗带来启示。