„თუ ადამიანს მოთმინების წყალობით შეუძლია, თავისთვის სასარგებლო ცვლილებები შეარჩიოს, განა ბუნება ვერ მოახერხებს, შეარჩიოს სიცოცხლის ცვალებადი პირობებისთვის სასარგებლო ცვლილებები თავისი ცოცხალი ფორმებისთვის“.
(დარვინი – სახეობების წარმოშობა, გამომცემლობა დიოგენე)
როგორ ეგუებიან ტიბეტელები ასეთ სიმაღლეზე ცხოვრებას?
თუ დაბლობში ცხოვრობ და მთაში მოგზაურობა გადაწყვიტე, შესაძლოა უჰაერობისგან გულის წასვლამდე მიხვიდე. მიზეზი ის არის, რომ სიმაღლეზე ასვლისას ჰაერში ჟანგბადის რაოდენობა თანდათან მცირდება, მაგალითად, ზღვის დონიდან დენვერში ასვლისას ხელმისაწვდომი ჟანგბადის კონცენტრაცია ჰაერში 17%-მდე მცირდება. ამას ადამიანის სხეული აკომპენსირებს გულის მუშაობის გახშირებით, იქამდე ვიდრე არ მოხდება აკლიმატიზაცია იქ არსებულ ატმოსფეროსთან.
რა ხდება, როცა მთაში მოგზაურობ?
ჰაერში ჟანგბადის პარციალური წნევა PO2 მცირდება და ეს გავლენას ახდენს სისხლის წნევაზე (PAO2). ტვინი აღმოაჩენს ცვლილებას და მესიჯს გზავნის დიაფრაგმასა და ნეკნთაშუა კუნთებში, რომ გახშირდეს სუნთქვა. ამ მდგომარეობას ეწოდება ჰიპერვენტილაცია. ამასთან ერთად სუნთქვა ღრმავდება და გულის მუშაობა ხშირდება. შესაძლოა იგრძნო თავბრუსხვევა, თავის ტკივილი, დაღლილობა.
დაბალი არტერიული წნევა იწვევს თირკმელებიდან ერითროპოეტინის გამოთავისუფლებას. ეს ნივთიერება ასტიმულირებს ძვლის ტვინს, წარმოქმნას სისხლის წითელი უჯრედები და სისხლში გაიზარდოს ჰემოგლობინის რაოდენობა, ჰემოგლობინის როლი ჟანგბადის ტრანსპორტირებაა.
დამატებით, ანუ ექსტრა ჰემოგლობინს შეუძლია ჟანგბადის დაბალი კონცენტრაციის დაკომპენსირება, შედეგად სუნთქვის სიხშირე და გულის შეკუმშვის სიჩქარე ნორმალურ მდგომარეობას უბრუნდება. ეს არის ფენოტიპური პლასტიკურობის ერთ-ერთი მაგალითი. სხეულში, ფიზიოლოგიურ პროცესებში, ქცევაში ცვლილებები, რომლებიც გამოწვეულია გარემოს ცვლილებით, არ არის გენეტიკური ცვლილება. საშუალოდ ორ კვირაში ადამიანი ეგუება დიდ სიმაღლეზე ყოფნას.
კითხვები:
- რას ნიშნავს სიტყვა ,,კომპენსირდება“? როგორ აკომპენსირებს სისხლის მიმოქცევის სისტემა ჰაერში ჟანგბადის დაბალ დონეს?
2. რა არის ჰიპერვენტილაცია? რა არის ჰიპერვენტილაციის გვერდითი ეფექტები? - რა როლს ასრულებს თირკმელი ჟანგბადის რაოდენობის კომპენსირებაში?
- წაიკითხე ფენოტიპური პლასტიკურობის მაგალითი და მოიტანე სხვა მსგავსი მაგალითი.
- დიაგრამა გამოსახავს სისხლის ნიმუშების ჰემატოკრიტს ზღვის დონესა და დიდ სიმაღლეზე. რომელი იქნება მთაში მცხოვრები ადამიანის სისხლის ნიმუში? პასუხი დაასაბუთე.
ზოგიერთი ადამიანი კი არ შეეგუა, განვითარდა, ანუ ევოლუცია განიცადა
ტიბეტელები ცხოვრებენ 13 000 მეტრზე, მათ უმრავლესობას შეუძლია ევერესტზე ასვლა, ისე, რომ ჟანგბადის დეფიციტს ვერც გრძნობენ. როგორ ახერხებენ? მათ აკლიმატიზაცია არ სჭირდებათ. ევოლუციურად ჩამოუყალიბდათ ფიზიოლოგიური მექანიზმი, რომლითაც ეგუებიან ატმოსფეროში ჟანგბადის დაბალ კონცენტრაციას.
ევოლუციურად ჩამოყალიბებული ადაპტაცია, რომელიც საშუალებას აძლევს ტიბეტელებს, იცხოვრონ და კომფორტულად იგრძნონ თავი ძალიან დიდ სიმაღლეზე, მკვეთრად განსხვავდება აკლიმატიზაციისგან, რომელიც ადამიანს დროებით უყალიბდება რამდენიმე კვირის განმავლობაში.
დაბლობში მცხოვრები ადამიანების აკლიმატიზაციის საპირისპირო პროცესია ადაპტაცია. ტიბელებს აქვთ გენი, რომელიც განაპირობებს უფრო ნაკლები ერითროციტების წარმოქმნას. რატომ არის ეს სასარგებლო? რაც უფრო მეტი ერითროციტია სისხლში, ის უფრო სქელია, მაგალითად, როგორც – თაფლი და წყალი. სქელი სისხლი რთულად გადის კაპილარებში. სისხლში წითელი უჯრედების სიჭარბე პრობლემას ქმნის ორსულობის დროსაც, რთულად აღწევს ჩანასახამდე და ძალიან ხშირად მკვრადშობადობის მიზეზი შეიძლება გახდეს.
ტიბეტელების ადაპტაციის დროს ის გენი კი არ იცვლება, რომელიც აკოდირებს ჰემოგლობინს ან სხვა ცილას, რომელიც ქმნის სისხლის წითელ უჯრედებს, არამედ ცვლილება ხდება დნმ-ის უბანში, ე.წ. EPAS1, რომელიც აკონტროლებს სისხლის წითელი უჯრედების წარმოქმნას. EPAS1-ში ცვლილება ტიბეტელებში ზღუდავს სისხლის წითელი უჯრედების გაძლიერებულ პროდუქციას მაღალ სიმაღლესთან შესაგუებლად.
ბიოლოგებმა ერთმანეთს შეადარეს ეთნიკური ტიბეტელებისა და მათი ჩინეთში მცხოვრები ახლო ნათესავების გენომები. ძირითადი მიზანი იყო ტიბეტელებში გენის ამ ვერსიის აღმოჩენა, რომელიც არ არსებობდა მათი ახლო ნათესავების, ჰანას პროვინციის მცხოვრებლების გენომში. სავარაუდოდ, ეს გენი წარმოიშვა ბუნებრივი გადარჩევის შედეგად.
გენეტიკური კვლევების მიხედვით დადგინდა, რომ ტიბეტელები თანდათან დაშორდნენ ჰანას პოპულაციას და დაიწყეს მიგრაცია 3000 წლის წინ. რაც იმას ნიშნავს, რომ ადაპტაციის ჩამოყალიბება ხდებოდა ასობით თაობის მანძილზე. ეს მოვლენა დაფიქსირებულია, როგორც ადამიანის ყველაზე სწრაფი ევოლუციის მაგალითი!
- 6. რით განსხვავდება ტიბეტელების ადაპტაცია აკლიმატიზაციისგან?
- რა შედეგები მოჰყვება სისხლში ძალიან ბევრი ერითროციტის არსებობას? რატომ?
- 8. რა არის EPAS1? რა როლი აქვს მას სისხლის მიმოქცევის პროცესში?
- რა მიზნით შეადარეს მეცნიერებმა ტიბეტელებისა და მათი ნათესავების, ჰანას პროვინციის წარმომადგენლების გენომი?
- მეცნიერებმა გამოიკვლიეს სისხლში ჰემოგლობინის დონე ჰანას მცხოვრებლებსა და ტიბეტელებში. მონაცემები წარმოდგენილია ცხრილში:
| ჯგუფი | საშუალო [Hb] (გ/დკლ)
სიმაღლეზე |
საშუალო [Hb] (გ/დკლ)
ზღვის დონეზე |
| ჰანას მცხოვრებლები | 18.5 | 15.3 |
| ტიბეტელები | 15.8 | 15.6 |
რა მიზანი ჰქონდათ მეცნიერებს ამ კვლევის ჩატარებისას? რა ინფორმაციას გვაძლევს კვლევის შედეგები? რა დასკვნას გააკეთებდი?
- როგორ ფიქრობ, ეს ინფორმაცია გამოდგება ტიბეტელების ევოლუციის მტკიცებულებად?
ცხრილი წარმოდგენილია ერთ-ერთი ჟურნალიდან, რომელიც ტიბეტელების ევოლუციას ეხება. ის გამოსახავს EPAS1 გენის შედგენილობას. გენის სხვადასხვა ვერსიას უწოდებენ ,,C” და ,,G”-ს. შეგახსენებთ, რომ ადამიანს აქვს გენის ორი ასლი, ცხრილში წარმოდგენილია ამ გენების განაწილება:
| გენოტიპი | ტიბეტელების ნიმუშების რაოდენობა | სისხლში ჰემოგლობინის საშუალო დონე | სისხლში ჟანგბადის საშუალო დონე |
| CC | 10 | 178.0 | 87.5 |
| CG | 84 | 177.9 | 86.9 |
| GG | 272 | 167.5 | 86.4 |
- გენების რომელი ვერსია შეესაბამება ყველზე მეტად ტიბეტელების ადაპტაციას? როგორ მიხვედი ამ დასკვნამდე?
13. რა ფენოტიპური განსხვავებაა ადამიანებს შორის, რომლებსაც აქვთ CC და CG გენოტიპი? როგორ ფიქრობ, როგორ ეგუება CG გენების მქონე ადამიანი დიდ სიმაღლეზე? - 14. ექიმებმა შეისწავლეს ახალშობილების სიკვდილიანობის სიხშირე ჰანას ჩინელებში, რომლებიც ტიბეტში გადავიდნენ საცხოვრებლად. რას უდრის გარდაცვლილი ბავშვების რაოდენობა: ტიბეტელებში? ____. ჰანას ჩინელებში ? ____.
რას ნიშნავს პრენატალური სიკვდილი?
→ დაამატე ერთი სვეტი, რომელიც გამოსახავს ჰანას მცხოვრებთა რაოდენობას დაბალ სიმაღლეზე. ახსენი შენი არჩევანი.
- გრაფიკი აღწერს ახალშობილის წონასა და ახალშობილის სიკვდილიანობას სხვადასხვა სიმაღლეზე როგორც ტიბეტელებში, ასევე მათ ახლო ნათესავებში. შეაჯამე მონაცემები და წარმოადგინე დასკვნა.
საბოლოო შეჯამება – ევოლუცია ნიშნავს პოპულაციის ცვლილებას გარკვეული დროის განმავლობაში. ეს ცვლილება გამოწვეულია ბუნებრივი გადარჩევით, ამ დროს ზოგიერთი ნიშანი ინდივიდს კონკრეტულ გარემოში უპირატესობას აძლევს, რის შემდეგაც ეს ნიშანი მემკვიდრეობით გადაეცემა შთამომავლობას.
დამხმარე რესურსი:
- ტიბეტელების ცხოვრება: https://www.youtube.com/watch?v=ArMZssYO4Pc
- ცხოვრება 4800 მეტრ სიმაღლეზე: https://www.youtube.com/watch?v=aKABBYOf_WM
