跨物種心臟研究為人類演化提供了新認識
斯旺西大學(Swansea University)和卑詩大學奧肯那根分校(UBC Okanagan)的研究人員發現了人類與其他類人猿在心臟結構上的關鍵差異。他們利用先進的心臟成像技術進行的研究表明,人類心臟進化出了一些獨特的特徵,例如較少的小梁,以便更好地支持我們較大的大腦、直立運動和冷卻機制。
一項比較人類和類人猿心臟的研究顯示,人類在進化過程中出現了重大的適應性變化,包括心臟肌肉更光滑、小梁更少,從而改善了心臟功能,以支持更高的代謝需求和有效的體溫調節。
來自斯旺西大學和UBC Okanagan大學的一個國際研究小組透過研究人類和其他類人猿的心臟,對人類的演化有了新的認識。儘管有著共同的祖先,人類卻發展出了更大的大腦和用兩條腿走路或奔跑的能力,這些適應性很可能是為了長途旅行和狩獵而進化而來的。
現在,透過發表在《通訊生物學》(Communications Biology)上的一項關於心臟形態和功能的新比較研究,研究人員相信他們已經發現了進化之謎的另一個部分。研究小組將人類心臟與進化近親的心臟進行了比較,這些近親包括非洲野生動物保護區和歐洲動物園中飼養的黑猩猩、猩猩、大猩猩和倭黑猩猩。
在這些類人猿的常規獸醫治療過程中,研究小組使用超音波心動圖–一種心臟超音波–產生左心室的影像,左心室是心臟的腔室,負責將血液泵送到全身各處。在非人類類人猿的左心室內,肌肉束延伸到心腔內,稱為小梁。
黑猩猩母子的照片。圖片來源:UBC 奧肯那根大學羅伯特-沙夫博士
UBCO 健康與運動科學學院博士生布萊尼-庫裡(Bryony Curry)說:”健康人的左心室相對平滑,主要是緊密的肌肉,而非人類類人猿的左心室則更多是網狀結構。這種差異在心臟底部的頂點最為明顯,我們發現非人類類人猿的心臟小梁大約是人類的四倍”。
研究團隊還利用斑點追蹤超音波心動圖測量了心臟的運動和速度,這種成像技術可以追蹤心肌收縮和放鬆時的形態。
布萊尼說:「我們發現,心臟小樑的程度與變形、旋轉和扭轉的程度有關。換句話說,人類的小梁最少,但我們觀察到的心臟功能卻相對較強。這項發現支持了我們的假設,即人類心臟的進化可能脫離了其他非人類類人猿的結構,以滿足人類獨特生態位的更高要求。
與其他類人猿相比,人類的大腦更大,體力活動更多,這也與新陳代謝需求更高有關,而新陳代謝需求更高要求心臟能向身體泵出更多的血液。
同樣,較高的血流量也有助於提高人類的降溫能力,因為靠近皮膚的血管會擴張,表現為皮膚潮紅,並將熱量散失到空氣中。
斯旺西大學醫學、健康與生命科學院高級講師艾米-德蘭(Aimee Drane)博士說:”從進化的角度來看,我們的研究結果可能表明,人類心臟承受著選擇性壓力,以適應直立行走和管理熱應力的需求。
“目前尚不清楚的是,非人類類人猿的心臟小梁較多,是如何適應其生態位的。也許這是祖先心臟殘留的結構,儘管在自然界中,形式往往服務於功能”。
編譯自/ ScitechDaily