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2016年诺贝尔生理学或医学奖，三位获奖人发现了细胞如何感知和适应氧气浓度，这项研究发现解释了动物如何在极端环境下（从水生到陆生的进化中）存活并繁殖。 这些细胞感应氧气的机制被称为“氧化应激”，这是人体应对有害化学物质的重要防御反应。
当我们呼吸时，氧气进入血液通过运输氧气的血红蛋白。但是，如果氧气水平很低（在极冷的情况下，例如在冬眠时期，或者在没有氧气的水中），这种复合物会分解，导致其他分子参与，从而启动体内复杂的抗氧化保护机制。 这一过程的关键是血红素辅基，一种存在于许多生化过程中的金属蛋白。三个基因的突变导致了四种会导致常染色体隐性遗传性溶血性贫血的酶的缺乏。缺少这些酶中的任何一种都会破坏细胞对低氧刺激的反应。
当小鼠缺乏三种基因中的任何一种时，它们会在空气充足的空间内窒息死亡，而在缺少这三种酶的人身上则会患上严重贫血。 由于对人类来说，无法获取足够的研究样本以进行研究，因此研究人员利用了非人类灵长类动物，如猕猴和大猿，来验证这些基因的作用。这些动物体内有与人类相同的三种酶，但具有人类血红蛋白，这是一种能耐受低氧的变种。
他们发现，即使是在空气充足的房间，这些动物也会在短短几分钟内窒息而死，而人类的呼吸频率显著加快，血液中氧气含量上升，而二氧化碳下降。当给大猿补充其中一种缺乏的酶时，它能够适应缺氧环境并且幸存下来。 这项研究提供了重要的理论基础，说明细胞如何将氧气保持在细胞内，以及如何感知氧气减少的信号。了解这一点有助于我们理解为什么缺乏这种酶会引发疾病，以及如何最好地治疗这些患者。 同时，它还可能提供新的药物靶标，可用于开发新的癌症疗法。