当一个人潜入水中时，身体会在几秒钟内开始反射性地调整。心率减慢；四肢的血管收缩，将血液流动转移到重要器官。而且，至关重要的是，脾脏收缩，将珍贵的含氧红细胞储备释放到血液中。所有这些都会延长我们不用喘气的时间。
现在，一项新的研究表明，一些航海民族可能已经进化了数千年，以进一步突破典型的潜水反应的极限。一项国际研究团队的分析显示，基因变化使东南亚的一个人口群体能够生长出更大的脾脏，这可能会增强他们的憋气能力。一些科学家将这些进化适应性比作使藏族人在高海拔地区繁荣发展的适应性。
这项新研究涉及那些通常在当地被称为“海上游牧民族”的人，他们生活在东南亚的岛屿和海岸线上。“传统上，他们住在船屋上，只是偶尔上岸，”犹他大学的博士后研究员、该研究的第一作者梅丽莎·伊拉多说。“他们以其惊人的潜水能力以及与海洋的联系而闻名。我和他们一起潜水，他们的能力真是令人难以置信。”
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在巴瑶人（一群生活在菲律宾、马来西亚和印度尼西亚之间及周围水域的船屋上的人）中，有记录显示潜水员在捕鱼或捕捞贝类时可以屏住呼吸超过五分钟。相比之下，普通人可能可以在水下停留一到两分钟，而世界级的自由潜水员在比赛环境中可以屏住呼吸长达三分钟或接近四分半钟。
此前，一个为BBC纪录片系列《人类星球》拍摄的摄制组记录了一位巴瑶猎人在潜水时的情景，并注意到他的心率骤降至每分钟仅30次。（在大多数人身上，潜水反射只会将健康成人的心率降至每分钟50次左右。）“据观察，他们只带着配重带和一副护目镜就潜入70多米深的地方，”伊拉多说。“如果他们只是在10米深的地方收集贝类，他们可以整天进行这些浅潜。我们有一次在潜水，（一位巴瑶朋友）向下看，看到一个大蛤。他瞬间又下降了15米，抓住了它。这真是太了不起了。”
伊拉多是一位进化遗传学家，她想知道巴瑶人的能力是源于自出生起就接受训练，还是在几代海洋生活后进化成顶尖潜水员。因此，她要求巴瑶人以及在基因上相似的农民群体萨鲁安人允许她对其基因组进行测序并测量他们的脾脏大小。更大的脾脏可能会储存更多的含氧红细胞，从而使潜水员在水下停留更长时间。“我有一台便携式超声波机。我把它带到村庄，人们会过来让我测量他们的脾脏，”她说。43名巴瑶人和33名萨鲁安人参与了这项研究，该研究于周四发表在《细胞》杂志上。
加州大学伯克利分校的计算生物学家、该研究的资深作者拉斯穆斯·尼尔森说，巴瑶人的脾脏明显比非潜水员萨鲁安人的脾脏大。“我们发现巴瑶人的脾脏大小大了50%，”他说。但他指出，在巴瑶人自己中，潜水员的脾脏只比那些避免传统潜水生活方式的人略大（大约大10%）。这一令人惊讶的发现提出了一个可能性，即巴瑶人脾脏增大的原因是基因，而不是来自一生的水下训练。
接下来，研究人员在巴瑶人的基因组中搜寻了自然选择的迹象，并发现了25个似乎该人群特有的基因变异。当伊拉多和同事们交叉引用所涉及的基因的作用时，他们发现其中一些似乎与屏住呼吸和缺氧有关。“当我们看到所有这些受到选择的基因都具有潜在的潜水相关性时，真是太激动了，”伊拉多说。
该团队识别出的基因之一名为PDE10A。“我们知道该基因控制甲状腺激素水平，我们也知道它控制脾脏大小，”尼尔森说。略低于一半的巴瑶人携带与较大脾脏相关的该基因版本，而萨鲁安人和汉族人（选择该人群进行比较是因为他们与这两个群体都没有密切关系）的这一比例分别为6%和3%，他说。分析表明在巴瑶人中进化的另外两个基因是BDKRB2，它控制四肢的血管收缩，以及FAM178B，它有助于调节血液中的二氧化碳平衡。根据研究人员的说法，两者对于水下的氧气保存和憋气能力都很重要。
芝加哥大学的人口遗传学家安娜·迪·里恩佐（她没有参与这项研究）表示，这项新研究提供了一个人类基因多样性和适应水下环境的惊人例子。“这显然是一项非常庞大的工作，一项非常重要的工作，”她说。“我认为这是一个关于生活在非常不同和极端环境中的人口的非常有趣的故事。”
但迪·里恩佐说，研究人员需要进行广泛的后续工作，以了解该团队识别出的25个基因变异在巴瑶人中是如何发挥不同作用的。他们仍然“需要更精确地弄清楚他们提出的基因实际上如何影响生理机能，以及如何实际影响进行这些潜水的能力，”她说。目前，伊拉多和她的同事只知道这些基因在巴瑶人中是不同的。目前尚不清楚这些基因中的大多数实际上会做什么来赋予潜水优势。
该研究的一部分将需要返回巴瑶人和萨鲁安人社区，并收集除脾脏大小之外的更多生理测量数据，例如血液中的二氧化碳和氧气水平，凯斯西储大学的进化人类学家辛西娅·比尔（她没有参与这项研究）说。“他们的假设作为开始是合理的，但在讲述所有这些生物学故事之前，有一些数据是可以获得的，”比尔说。“例如，他们在一次平均潜水过程中血氧饱和度是如何下降的？他们的心率是多少？”这些数据将有助于显示巴瑶潜水员在狩猎时身体承受的压力有多大，并可能阐明他们特化的基因如何转化为水下能力。
伊拉多和尼尔森对此表示同意，并计划返回印度尼西亚继续研究巴瑶人。他们说，最终，这项工作可能有助于揭示关于不同人如何对缺氧做出反应的新线索，这在手术等医疗环境中是至关重要的知识。