在《适应性》一书中，进化人类学家赫尔曼·庞策探讨了人类生物学与发展，以及人类如何进化以在地球上任何地方生存。我们的物种，智人，是所有灵长类物种中地理多样性最强的，永久生活在除南极洲外的所有大陆。我们通过发展出能够提高在不同环境中生存和繁衍概率的适应能力，实现了这一目标。
高度局部化的适应，比如那些能让人们在高海拔地区生存的生理特征，是在持续的环境压力推动人类开发新的生物解决方案时产生的，进化人类学与全球健康教授赫尔曼·庞策曾这样解释。
在他的新书《适应性：你独特的身体如何真正运作及我们的生物学如何将我们团结起来》中，庞策深入探讨了人类适应性与多样性的科学，以及为何必须厘清这些事实。在以下摘录中，庞策分析了我们的喉咙如何发生变化以促成语言，以及不同人群如何适应在呼吸困难的环境中生存。
心脏与肺部的精密构造与控制力，使这一系统看起来像是进化过程中诞生的完美宝石。但进化本质上是一个修补匠，是废品场里的机械师，只能用手头的材料解决问题。权衡与局限是不可避免的。问问吉米·亨德里克斯就知道了。
亨德里克斯是一位拥有超凡才华的吉他手，在20世纪60年代彻底改变了摇滚音乐。他也大量参与当时的娱乐性化学活动，广泛使用各种合法与非法药物。1970年9月18日，在伦敦一家酒店，亨德里克斯在饮酒后服用了大约18倍推荐剂量的安眠药，随后去世。虽然药物确实是导致他死亡的原因，但杀死他的并不是化学物质本身。亨德里克斯因药物过量昏厥并呕吐，最终成为了一种更常见杀手的受害者——他窒息了。
人类对窒息有着独特的脆弱性。仅在美国，每年就有超过五千人因此丧生。其他物种很少面临这个问题，这本质上是一个管道问题。你的喉头（也称为声带）是通往肺部的门户。它是一个坚硬的软骨圆柱体，顶部有两个被称为声带的肉质嘴唇和一个叫会厌的拍打状盖子。人类的喉头处于一个危险的位置，位于喉咙下方，几乎在乞求每一口食物或每一口水将其堵住。为什么进化会偏爱让喉头处于如此危险的位置，威胁我们的呼吸和氧气获取，而其他动物（包括我们的猿类亲属）却把喉头安全地藏在鼻子后面？
事实证明，我们喉头这个“愚蠢”的位置，是进化过程中对呼吸系统进行调整以产生语言的结果。你的声音是通过空气经过喉部时，声带被挤压在一起而产生的。这很像小号手用嘴唇发出“噗噗噗”的声音——通过把空气推进他们紧抿的双唇发出的声响。喷出的空气形成压力波，穿过空气传播，被我们的耳朵当作声音接收。高音或低音是通过收紧或放松声带来实现的。睾酮会使声带变厚，这也是男性声音较低的原因。你通过调整嘴巴和喉咙的形状，将这些声音塑造成元音，并用牙齿、舌头和嘴唇将其切割成辅音。喉头位置较低使得这一切成为可能。如果喉头位置更高，与鼻孔在同一高度，就像其他类人猿一样，你可以发出声音，但把声音塑造成单词的能力会非常有限。这就是为什么几乎不可能让狗、黑猩猩或其他哺乳动物说出类似人类的词汇。当然，它们仍然可以用吠叫或咕哝进行交流，但人类语言丰富的声音景观对它们来说遥不可及。
我们的祖先非常社交、非常合作，以至于更好的沟通带来的进化益处，超过了窒息死亡风险增加的代价。窒息是我们为说话能力所付出的代价。呼吸和循环系统的其他适应也伴随着代价。当我们进入山区时，面临着从高海拔空气中提取足够氧气的挑战。进化出的解决方案之一是制造更多红细胞。当肝脏和肾脏感知到血液中的低氧浓度时，会产生一种名为EPO（红细胞生成素）的激素，它刺激骨髓产生更多红细胞。这也是为什么一些耐力运动员会用注射EPO的方式作弊——它能增加红细胞和氧气携带能力。这看起来是个不错的解决方案，但它会增加血液中细胞与水分的比例，使血液变得略微黏稠。这反过来可能导致高山反应，通常伴随头痛和恶心，但也可能发展成危险甚至致命的肺部和脑部积液。安第斯山脉——南美洲最高的山脉——的本地居民一生都保持着高红细胞计数。他们的肺部和肋骨也更大，这似乎是基因适应以促进空气交换与高海拔环境压力相结合的结果。尽管安第斯人群中发现了多种对高海拔的遗传适应，他们仍然面临高山反应的困扰。大约15%的成年人患有慢性山地病。对许多人来说，生理性地解决低氧水平的代价非常沉重。
有趣的是，高山反应对亚洲喜马拉雅山脉的本地高海拔社区来说并不那么严重。喜马拉雅和安第斯的人群源自相隔数千英里、数千年的不同低地群体。他们进入山地的行动完全独立，进化出的适应方式解决了同样的挑战，但路径不同。喜马拉雅人群携带一种特殊的等位基因，称为EPAS1，参与红细胞的产生。这种喜马拉雅等位基因有助于保持EPO水平和红细胞数量较低，使人们能够忍受高原的慢性压力而不发展为山地病。这种方案也有其缺点，意味着携带氧气的能力受限，但血管中的其他适应和呼吸频率的调整，维持了全身的氧气输送。
比喜马拉雅EPAS1等位基因更令人惊讶的是他们获得它的故事。在过去大约二十万年里，随着我们的祖先在非洲和欧亚大陆扩散，他们遇到了其他近缘的古人类物种，比如近东和欧洲的尼安德特人。而且，就像历史上所有人类一样，我们的一些祖先并不特别挑剔，甚至与他们发生了关系。
我们的物种基因极为相似，这些结合产生了有生育能力的子嗣，是我们物种与其他古人类物种杂交的证据。我们今天可以在基因组中找到这些事件的遗传痕迹，比如其他物种的DNA片段。从基因组学角度看，大约有不到2%的尼安德特人血统。
这些DNA碎片大多不影响我们的身体功能——它们只是祖先放纵时留下的纪念品，提醒我们人类几乎什么都能接纳。根据上一章讨论的区分，这些等位基因可被视为中性。
喜马拉雅EPAS1等位基因是一个明显的例外。该等位基因似乎是通过旧石器时代与亚洲某地一个古人类群体的相遇，进入人类基因库的，时间大约在五万年前。数万年来，它只是混杂在基因库中，作为一个中性等位基因，对生存或繁殖没有强烈影响。但大约九千年前，随着一些族群开始向山中推进，这个等位基因被证明是有利的。携带这一EPAS1变异的人群没有高原反应，更能适应高山地区并养育家庭。它从中性变为局部有利，成为喜马拉雅人群中的主导等位基因，即我们今天几乎在喜马拉雅原住民中都能看到的适应性EPAS1等位基因。
最近又发现了一个显著的局部心血管适应案例，即萨马族（也称巴瑶族）群体。萨马族居住在菲律宾、印度尼西亚和马来西亚海域的船屋上，几乎一生都在海上度过。他们的生活方式是海洋中的狩猎采集：他们用鱼叉捕鱼，在深海中采集食物，有时潜到水下超过两百英尺，游泳或用重物支撑自己，行走在海底。像许多土著群体一样，他们的生活方式正在迅速变化，但传统上他们每天可以在水下待上四到五小时进行采集。这种生活方式似乎已经维持了数千年。部分生活在水下的生存方式，带来了与山区生活类似的氧气输送挑战。哺乳动物中一种进化上古老的反应是收缩脾脏。脾脏形状像儿童拖鞋，位于腹部左侧高处，靠近胃部。脾脏是免疫系统的监测站，是一个海绵状器官，负责检查血液中的细菌和其他有害物质。由于它通常充满血液，本质上是一个红细胞储备箱。当你潜入冷水中时，脾脏收缩，排出大量红细胞，帮助身体其他部位供氧。如果你训练屏气，脾脏会增大，更好地完成这项工作。像喜马拉雅这样的高山群体，脾脏比低地人更大，显然是遗传适应与长期生活在高海拔环境相结合的结果。
自然选择偏向了PDE10A基因中的一个等位基因，该等位基因在萨马族中增加了脾脏大小。携带两份该等位基因的人，脾脏体积几乎是无携带者的两倍。其他与潜水反应相关的基因似乎也在该群体中处于选择状态。环境依然重要——所有这些屏气行为也帮助他们的脾脏增大。但这显然是一个遗传适应的案例，自然选择对萨马族群中持续、强烈且局部的挑战作出了回应。
本文译自：livescience（编译 / 整理：olaola）
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