跨物种心脏研究为人类进化提供了新认识

摘要:

斯旺西大学(Swansea University)和卑诗大学奥肯那根分校(UBC Okanagan)的研究人员发现了人类与其他类人猿在心脏结构上的关键差异。他们利用先进的心脏成像技术进行的研究表明,人类心脏进化出了一些独特的特征,如较少的小梁,以便更好地支持我们较大的大脑、直立运动和冷却机制。

一项比较人类和类人猿心脏的研究显示,人类在进化过程中出现了重大的适应性变化,包括心脏肌肉更光滑、小梁更少,从而改善了心脏功能,以支持更高的代谢需求和有效的体温调节。

来自斯旺西大学和 UBC Okanagan大学的一个国际研究小组通过研究人类和其他类人猿的心脏,对人类的进化有了新的认识。尽管有着共同的祖先,人类却发展出了更大的大脑和用两条腿走路或奔跑的能力,这些适应性很可能是为了长途旅行和狩猎而进化而来的。

现在,通过发表在《通讯生物学》(Communications Biology)上的一项关于心脏形态和功能的新比较研究,研究人员相信他们已经发现了进化之谜的另一个部分。研究小组将人类心脏与进化近亲的心脏进行了比较,这些近亲包括非洲野生动物保护区和欧洲动物园中饲养的黑猩猩、猩猩、大猩猩和倭黑猩猩。

在这些类人猿的常规兽医治疗过程中,研究小组使用超声心动图--一种心脏超声波--生成左心室的图像,左心室是心脏的腔室,负责将血液泵送到全身各处。在非人类类人猿的左心室内,肌肉束延伸到心腔内,称为小梁。

黑猩猩母子的照片。图片来源:UBC 奥肯那根大学罗伯特-沙夫博士

UBCO 健康与运动科学学院博士生布莱尼-库里(Bryony Curry)说:"健康人的左心室相对平滑,主要是紧密的肌肉,而非人类类人猿的左心室则更多是网状结构。这种差异在心脏底部的顶点最为明显,我们发现非人类类人猿的心脏小梁大约是人类的四倍"。

研究小组还利用斑点追踪超声心动图测量了心脏的运动和速度,这种成像技术可以追踪心肌收缩和放松时的形态。

布莱尼说:"我们发现,心脏小梁的程度与变形、旋转和扭转的程度有关。换句话说,人类的小梁最少,但我们观察到的心脏功能却相对较强。这一发现支持了我们的假设,即人类心脏的进化可能脱离了其他非人类类人猿的结构,以满足人类独特生态位的更高要求。"

与其他类人猿相比,人类的大脑更大,体力活动更多,这也与新陈代谢需求更高有关,而新陈代谢需求更高要求心脏能向身体泵出更多的血液。

同样,较高的血流量也有助于提高人类的降温能力,因为靠近皮肤的血管会扩张,表现为皮肤潮红,并将热量散失到空气中。

斯旺西大学医学、健康与生命科学院高级讲师艾米-德兰(Aimee Drane)博士说:"从进化的角度来看,我们的研究结果可能表明,人类心脏承受着选择性压力,以适应直立行走和管理热应力的需求。"

"目前尚不清楚的是,非人类类人猿的心脏小梁较多,是如何适应其生态位的。也许这是祖先心脏残留的结构,尽管在自然界中,形式往往服务于功能"。

编译自/ScitechDaily

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