Neue Erkenntnisse zur Anpassung an Höhenhypoxie auf dem Tibetischen Plateau: Studie zu Frauen in Nepal

Menschen sind mit ihrer Entwicklung noch nicht am Ziel. Wir verändern uns weiter und passen uns an unsere Umgebung an – Spuren dieser Anpassungen lassen sich in unseren Körpern ablesen.

Wir wissen zugleich, dass bestimmte Lebensräume uns krank machen können. Bergsteigerinnen und Bergsteiger geraten häufig in Höhenkrankheit: eine körperliche Reaktion auf den deutlichen Abfall des Luftdrucks, bei dem pro Atemzug weniger Sauerstoff aufgenommen wird.

Leben in grosser Höhe: Hypoxie als dauerhafte Belastung

Trotzdem gedeihen menschliche Gemeinschaften in sehr grossen Höhen – etwa auf dem Tibetischen Plateau, wo der Sauerstoffgehalt der eingeatmeten Luft spürbar niedriger ist als in tieferen Lagen.

In den mehr als 10,000 Jahren, in denen diese Region besiedelt ist, haben sich die Körper der dort lebenden Menschen so verändert, dass sie eine Atmosphäre besser nutzen können, die bei den meisten Menschen dazu führen würde, dass über die Blutzellen zu wenig Sauerstoff in die Gewebe gelangt. Dieser Mangelzustand ist als Hypoxie bekannt.

„Die Anpassung an Höhenhypoxie ist faszinierend, weil der Stress stark ist, alle Menschen in einer bestimmten Höhe gleichermassen betrifft und messbar ist“, sagte die Anthropologin Cynthia Beall von der Case Western Reserve University in den USA gegenüber ScienceAlert.

„Es ist ein wunderschönes Beispiel dafür, wie und warum unsere Art so viel biologische Vielfalt besitzt.“

Beall untersucht seit Jahren, wie der menschliche Körper auf hypoxische Lebensbedingungen reagiert. In neuer Forschung legte sie mit ihrem Team konkrete Anpassungen in tibetischen Gemeinschaften offen – Merkmale, die den Sauerstofftransport im Blut unterstützen.

Reproduktiver Erfolg als Mass für evolutionäre Fitness

Um diesen Befund zu erarbeiten, konzentrierten sich die Forschenden auf einen Indikator dessen, was man als evolutionäre Fitness bezeichnet: den reproduktiven Erfolg. Frauen, die lebende Kinder zur Welt bringen, geben ihre Eigenschaften an die nächste Generation weiter.

Eigenschaften, die in einer bestimmten Umwelt die Erfolgschancen erhöhen, finden sich daher mit grösserer Wahrscheinlichkeit bei Frauen, die die Belastungen von Schwangerschaft und Geburt überstehen.

Solche Frauen bringen tendenziell mehr Kinder zur Welt; und diese Kinder, die Überlebensmerkmale ihrer Mütter geerbt haben, erreichen mit höherer Wahrscheinlichkeit das Erwachsenenalter und tragen die Eigenschaften wiederum in die nächste Generation.

Das ist natürliche Selektion in Aktion – und sie wirkt mitunter ungewohnt oder kontraintuitiv. Wo Malaria verbreitet ist, ist zum Beispiel auch die Häufigkeit der Sichelzellenanämie erhöht, weil dabei ein Gen beteiligt ist, das vor Malaria schützt.

Beall und ihr Team untersuchten 417 Frauen im Alter von 46 bis 86 Jahren, die ihr gesamtes Leben in Nepal in Höhen von über rund 3,500 Metern (11,480 Fuss) verbracht hatten. Erfasst wurden die Zahl der Lebendgeburten – pro Frau zwischen 0 und 14, im Durchschnitt 5.2 – sowie Gesundheitsdaten, körperliche Informationen und verschiedene Messwerte.

Welche Anpassungen an Höhenhypoxie den Sauerstofftransport verbessern

Zu den Messgrössen gehörte unter anderem der Hämoglobin-Wert, also das Protein in roten Blutkörperchen, das Sauerstoff in die Gewebe transportiert. Zusätzlich bestimmten die Forschenden, wie viel Sauerstoff tatsächlich an das Hämoglobin gebunden war.

Auffällig war: Die Frauen mit der höchsten Quote an Lebendgeburten hatten Hämoglobinwerte, die weder besonders hoch noch besonders niedrig waren, sondern im Mittelfeld der untersuchten Gruppe lagen.

Gleichzeitig war die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins hoch. Zusammen deutet dies darauf hin, dass die Anpassungen den Sauerstofftransport zu Zellen und Geweben maximieren können, ohne das Blut zu „verdicken“. Eine erhöhte Blutviskosität würde das Herz stärker belasten, weil es eine zähere, schlechter fliessende Flüssigkeit durch den Körper pumpen müsste.

„Früher wussten wir, dass niedrigeres Hämoglobin vorteilhaft ist, jetzt verstehen wir, dass ein mittlerer Wert den grössten Nutzen bringt. Wir wussten, dass eine höhere Sauerstoffsättigung des Hämoglobins vorteilhaft ist, jetzt verstehen wir, dass je höher die Sättigung, desto besser. Die Anzahl der Lebendgeburten quantifiziert den Nutzen“, sagte Beall.

„Unerwartet war, dass Frauen viele Lebendgeburten haben können, obwohl einige Merkmale des Sauerstofftransports niedrige Werte aufweisen – sofern andere Merkmale des Sauerstofftransports günstige Werte haben.“

Frauen mit besonders hoher reproduktiver Erfolgsrate zeigten ausserdem einen hohen Blutfluss in die Lungen. Zudem besassen ihre Herzen im Schnitt einen breiteren linken Ventrikel – also jene Herzkammer, die sauerstoffreiches Blut in den Körperkreislauf pumpt. Zusammengenommen erhöhen diese Merkmale die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff transportiert und abgegeben wird, und helfen dem Körper, das geringe Sauerstoffangebot der eingeatmeten Luft besser auszuschöpfen.

Wichtig ist dabei auch: Kulturelle Faktoren können ebenfalls Einfluss nehmen. Die Forschenden stellten fest, dass Frauen, die früh mit der Fortpflanzung beginnen und lange verheiratet sind, länger der Möglichkeit einer Schwangerschaft ausgesetzt sind – was die Zahl der Lebendgeburten ebenfalls erhöhen kann.

Doch selbst unter Berücksichtigung dieser Faktoren blieb ein Beitrag der körperlichen Merkmale erkennbar. Nepalische Frauen, deren Physiologie der von Frauen in weniger belastenden, tiefer gelegenen Umwelten am ähnlichsten war, wiesen tendenziell die höchsten Werte beim reproduktiven Erfolg auf.

„Das ist ein Fall von fortlaufender natürlicher Selektion“, sagt Beall. „Wenn wir verstehen, wie sich Populationen wie diese anpassen, begreifen wir die Prozesse der menschlichen Evolution besser.“

Die Studie wurde in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht.