Dunne lucht sneed in op 4.500 meter hoogte: waarom deze mensen zo anders zijn dan de rest

Op het Tibetaanse plateau, gemiddeld 4.500 meter hoog, leven mensen die niet eerst hoeven te wennen aan de ijle lucht. Onderzoeker Cynthia Beall laat zien hoe zulke aanpassingen in ongeveer 3.000 jaar hun plek kregen in het menselijk lichaam en wat dat zegt over evolutie nu.

Dunne lucht is voor veel Europeanen een tijdelijke vijand. Op het Tibetaanse plateau wordt al generaties lang geleefd onder omstandigheden die het lichaam op de proef stellen. Antropoloog Cynthia Beall volgde daarvoor 417 vrouwen van 46 tot 86 jaar en keek naar reproductief succes, gemiddeld 5,2 kinderen per vrouw. In metingen doemen concrete lichaamskenmerken op zoals een hogere zuurstofverzadiging in het bloed en verschillen in hartfunctie, zonder dat er meer rode bloedcellen nodig zijn. Homo sapiens bestaat al 300.000 jaar, en dit veldwerk maakt zichtbaar hoe natuurlijke selectie, zoals Darwin die beschreef, ook nu nog in menselijke lichamen valt terug te lezen.

Mensen blijven evolueren: meetbaar binnen één mensenleven

Wie evolutie als iets van fossielen ziet, mist wat er in dit hoogland gebeurt. In de studie van antropoloog Cynthia Beall (Case Western Reserve University) wordt natuurlijke selectie afgeleid uit meetbare verschillen tussen levende mensen. Het gaat om een selectiecriterium dat Darwin al centraal stelde, namelijk dat wie meer kinderen grootbrengt zijn biologische voordeel vaker doorgeeft.

De vrouwen met het meeste reproductieve succes clusteren rond een gemiddeld hemoglobinegehalte, terwijl andere parameters wel duidelijk meeschuiven met overlevings- en voortplantingskansen. Dat maakt dit veldwerk tot een zeldzaam geval waarin evolutie statistisch te koppelen is aan fysiologie.

Hoogte als harde selectiedruk

Het verschil op grote hoogte zit niet in de samenstelling van de lucht, maar in de lage luchtdruk, waardoor de zuurstofmoleculen verder uit elkaar zitten dan op zeeniveau. Daardoor komt er per ademteug minder zuurstof het lichaam binnen, ook al blijft de verhouding in de lucht gelijk. Voor wie er niet is opgegroeid, leidt dat vaak tot een reeks klachten die medisch goed gedocumenteerd is.

Goed om te weten
Ook op grote hoogte bestaat lucht nog steeds uit ongeveer 21 procent zuurstof en 78 procent stikstof; het probleem is dat de luchtdruk lager is.

• Hypoxie kan hoofdpijn, misselijkheid en verwardheid veroorzaken.
• In ernstige gevallen kan vocht in de longen of hersenen ontstaan, met levensgevaar als gevolg.
• Een klassieke reactie van het lichaam is extra aanmaak van rode bloedcellen, om zuurstoftransport te compenseren.

Dat mechanisme is bekend bij alpinisten, bijvoorbeeld rond expedities op de Mount Everest, waar acclimatiseren een vaste stap is. Die noodoplossing heeft echter nadelen, want meer rode bloedcellen maken het bloed stroperiger, wat het hart zwaarder belast. De onderzochte populatie laat zien dat er ook een andere route is.

De data komen uit Nepal, op minstens 3.500 meter

Beall en collega’s volgden vrouwen die sinds hun geboorte op meer dan 3.500 meter hoogte wonen, in Upper Mustang in Nepal, in de dorpen Lo Monthang, Tsarang en Ghami. De leeftijdsgroep, 46 tot 86 jaar, is relevant omdat het aantal levend geboren kinderen dan als compleet levenscijfer beschikbaar is. Binnen die groep liep het aantal kinderen uiteen van nul tot veertien, een spreiding die selectieverschillen zichtbaar maakt.

De studie verscheen in oktober 2024 in Proceedings of the National Academy of Sciences. Dit hoogland geldt inmiddels als een van de best gedocumenteerde voorbeelden van menselijke adaptatie aan zuurstofarmoede, gebaseerd op de combinatie van erfelijke patronen en fysiologische prestaties.

Het plateau is dunbevolkt, gemiddeld twee tot drie inwoners per km2, terwijl mensen er al meer dan 10.000 jaar wonen. In zulke omstandigheden werkt selectie dagelijks via zwangerschap, geboorte en gezondheid.

“Begrijpen hoe deze populaties zich aanpassen geeft ons meer grip op de processen van menselijke evolutie.”
Cynthia Beall, antropoloog (Case Western Reserve University)

Drie kenmerken die samen het verschil maken

De vrouwen met de meeste levend geboren kinderen delen een specifiek fysiologisch profiel. Hun hemoglobinewaarde zit rond het groepsgemiddelde, niet uitzonderlijk hoog of laag. Het onderscheid zit in hoe efficiënt dat hemoglobine zuurstof meeneemt en hoe snel het bloed circuleert.

Hun zuurstofverzadiging in het bloed ligt merkbaar hoger dan bij andere deelnemers, waardoor er per rit meer zuurstof wordt vervoerd. De bloedstroom door de longen is groter, wat de opnamecapaciteit verhoogt. En de linkerhartkamer, die zuurstofrijk bloed het lichaam inpompt, is breder dan normaal, wat wijst op een hoger pompvermogen.

Die combinatie verhoogt de zuurstofdistributie zonder dat het lichaam hoeft te gokken op steeds meer rode bloedcellen. Daarmee wordt een bekend probleem omzeild, want te hoge concentraties bloedcellen verdikken het bloed en vergroten de mechanische belasting van het hart. De adaptatie zit in efficiëntie, niet in volume alleen.

3.000 jaar is genoeg voor 120 generaties

Populatiegenetici wijzen erop dat genen die betrokken zijn bij tolerantie voor zuurstofarmoede hun huidige frequentie in ongeveer 3.000 jaar bereikten. Omgerekend gaat het om circa 120 generaties, een tempo dat eerder bij micro-organismen verwacht wordt dan bij mensen. Natuurlijke selectie wordt hier zichtbaar op de schaal van een beschaving.

Menselijke aanpassing kan snel gaan en is concreet te koppelen aan uitkomsten zoals zwangerschappen en overleving. Dat zet ook medische vragen open over zuurstoftransport, bijvoorbeeld bij longziekten of complicaties rond zwangerschap.

De fysiologische profielen uit het veldwerk laten zich direct naast de genetische signaturen leggen. De volledige analyse, gepubliceerd in oktober 2024, is na te lezen in de PNAS-publicatie.