Yüksek rakımda yaşamak sağlığı nasıl etkiliyor?

Deniz seviyesinden binlerce metre yükseklikteki dağ ortamlarında yaşayan insanlar, alçak bölgelerdeki insanlardan çok daha farklı çevresel zorluklar ile mücadele etmektedir. Ekvador And Dağları'nın yüksek tepelerinde, hava basıncının düşmesi nedeniyle oksijen seviyesi önemli ölçüde azalmakta, aynı zamanda ultraviyole radyasyon seviyeleri de artmaktadır. Bu ekstrem koşullar, insan vücudunun fizyolojik olarak uyum sağlamasını zorunlu kılmaktadır.

Yüksek irtifada yaşamın genetik etkileri

Binlerce yıl boyunca, yüksek irtifada yaşam koşulları hangi genetik özelliklerin nesiller boyunca devam edeceğini belirlemektedir. Yerli popülasyonlar, bu bölgelere daha sonra yerleşen yeni gelenlere kıyasla kalıcı farklılıklar göstermektedir. Ancak bilim insanları, bu değişikliklerin epigenetik uyum mekanizmaları tarafından da şekillendirildiğini keşfetmiştir. Epigenetik, DNA dizisini değiştirmeden gen aktivitesini düzenleyen bir araçtır ve hücrelerimizin çevrelerine hızlı bir şekilde uyum sağlamasını sağlar. Bu mekanizma, yüksek irtifada yaşayan insanların vücutlarının oksijen kıtlığına ve artan radyasyona nasıl tepki verdiğini kontrol etmektedir.

Emory Üniversitesi'nden antropologlar Yemko Pryor ve John Lindo liderliğindeki araştırma ekibi, Tibet Platosu'ndaki insanların yüksek irtifa ile ilişkili kalıtsal genetik değişiklikler gösterirken, And Dağları'ndaki insanların farklı bir uyum yolu izlediklerini fark etmiştir. Bu bulgu, yüksek irtifada yaşayan farklı popülasyonların benzer çevresel zorlukları farklı mekanizmalarla çözebildiğini göstermektedir. Araştırmacılar, tüm genomu taramak yerine metilom adı verilen bir yönteme başvurmuşlardır. Metilom, DNA'nın aktivitesini diziyi değiştirmeden değiştirebilen küçük yapışkan etiketler setidir ve bu etiketler genellikle genlerin aktivitesini azaltmaktadır.

Metilom analizi ve bulguların anlamı

Araştırmacılar, Ekvador And Dağları'nın yükseklerinde yaşayan 39 Yerli Kichwa insanından ve Peru Amazon Havzası'nda yaşayan Ashaninka topluluk üyelerinden kan örnekleri toplamıştır. Her bireyin tam metilom dizisi yapılarak iki popülasyon karşılaştırılmıştır. Pryor, bu çalışmanın bu iki popülasyon üzerinde yapılan ilk tam metilom araştırması olduğunu belirtmiştir. Genom boyunca sadece birkaç yüz bin bölgeye odaklanan birçok metilom çalışmasının aksine, bu araştırma üç milyar baz çiftinin tamamını incelemiştir. Karşılaştırma sonucunda, yüksek irtifa ve düşük irtifa popülasyonları arasında 779 farklılık ortaya çıkmıştır ve bu farklılıklar yüksek irtifada yaşam koşullarıyla doğrudan ilişkilidir.

Bulgular, kalıtsal genetik değişiklikleri göstermese de, yüksek irtifada yaşamaya yönelik kısa vadeli adaptasyonları açıkça ortaya koymaktadır. Özellikle, vücudun hipoksiye yani düşük oksijene tepkisiyle ilgili iki gen farklı şekilde metillenmiştir. Yüksek irtifadaki Kichwa toplulukları, bu genlerde daha düşük metilasyon seviyeleri göstermektedir. Bu bulgu, bu genlerin düşük oksijene nasıl tepki verebileceğinde bir düzenleyici kayma olduğunu göstermektedir ve ince havada uzun süreli yaşamla tutarlıdır. Aynı zamanda, kas, damar ve kalp biyolojisi ile vücudun oksijen stresine tepkisi için önemli olan follistatin geni hipermetillenmiş, daha kaslı arter duvarları ve daha yüksek kan viskozitesi gibi bilinen And fizyolojik özellikleriyle bağlantılı olabilir.

Araştırmacılar, bu bulguların metabolizma ve hayatta kalma dahil olmak üzere çeşitli hücre süreçlerinde kritik bir rol oynayan PI3K/AKT sinyal yolunda buldukları değişikliklerle ilişkili olabileceğini öne sürmüştür. Ayrıca, cilt pigmentasyonuyla ilgili 39 gen, yüksek ve düşük irtifa popülasyonları arasında önemli farklılıklar göstermiştir. Bu farklılıklar, daha yüksek irtifalarda farklı ultraviyole radyasyon maruziyetiyle tutarlıdır ve vücudun güneş ışınlarına karşı korunma mekanizmalarının uyarlandığını göstermektedir.

Bir arada ele alındığında, bu sonuçlar kalıtsal genetik değişikliklerin adaptasyon araç setimizin sadece bir bölümünü oluşturabileceğini göstermektedir. Tek bir yaşam süresi içinde gen aktivitesine yönelik epigenetik ayarlamalar, yüksek irtifada yaşamaya uyum sağlamada başka bir önemli rol oynamaktadır. Lindo, çalışmaya katılan Kichwa popülasyonunun And yaylalarına yeni varmadığını, aksine atalarının yaklaşık 10.000 yıldır orada yaşadığını belirtmiştir. Bu bulgular, epigenetiğin uzun süreli bir şekilde adaptasyona katkıda bulunabileceğini ve yüksek irtifada yaşayan insanların vücutlarının nesiller boyunca bu koşullara uyum sağladığını göstermektedir.