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前進演化如何塑造人類的心臟

2024-06-20科學

最近的一項研究透過比較人類的心臟和其他類人猿的心臟,揭示了人類前進演化的新見解。

這項研究由一個國際團隊進行,揭示了我們獨特的生理特征是如何隨著時間的推移而發展的。

人心

人類心臟是一個非凡的器官,它將血液泵送到全身,為組織提供氧氣和營養,同時清除廢物。

它大約有拳頭大小,位於胸部,略微偏左。心臟有四個腔室:兩個上心房和兩個下心室。血液在心肌節律性收縮的驅動經這些腔室。

左心室是最強的腔室,將富氧血液泵送到全身,而右心室將貧氧血液輸送到肺部進行氧合。心臟的效率和獨特的結構使人類能夠從事各種體育活動並滿足高代謝需求。

隨著時間的流逝,人類的心臟已經前進演化到支持直立行走和更大的身體耐力,將其與其他類人猿的心臟區分開來。這種前進演化使人類能夠適應不同的環境,展示了這個重要器官的形式和功能之間的錯綜復雜的關系。

人類心臟的前進演化

盡管有著共同的祖先,但人類和非人類類人猿卻存在重大分歧。

人類已經前進演化出更大的大腦和直立行走的能力,這使我們能夠長途跋涉,可能是為了狩獵。

現在,來自斯旺西大學和UBC Okanagan(UBCO)的研究人員認為,他們透過對心臟形狀和功能的比較研究,發現了前進演化難題的另一部份。

比較不同物種的心臟

專家們將人類的心臟與我們最接近的前進演化親戚的心臟進行了比較,包括黑猩猩、猩猩、大猩猩和倭黑猩猩。

研究小組使用心臟超聲波(一種心臟超聲)來生成左心室的影像,左心室是將血液泵送到全身的心臟腔室。

在非洲野生動物保護區和整個歐洲動物園的常規獸醫程式中,研究小組觀察到非人類類人猿有一個顯著特征:稱為小梁的肌肉束延伸到左心室。

「健康人類的左心室相對光滑,與非人類類人猿中更小梁狀的網狀網絡相比,肌肉主要是緊湊的,」UBCO健康與運動科學學院的博士生Bryony Curry解釋說。

「這種差異在心臟的頂端最為明顯,我們發現非人類類人猿的骨梁是人類的四倍。

功能差異

研究人員還使用散斑跟蹤心臟超聲波測量了心臟的運動和速度,這是一種成像技術,可以追蹤心肌收縮和放松時的模式。

「我們發現心臟的小梁程度與變形、旋轉和扭曲的程度有關。換句話說,在小梁最少的人類中,我們觀察到心臟功能相對較大,「居里指出。

「這一發現支持了我們的假設,即人類心臟可能已經從其他非人類類人猿的結構前進演化而來,以滿足人類獨特生態席位的更高要求。

人類心臟的獨特適應

與其他類人猿相比,人類更大的大腦和更多的體力活動可能與更高的代謝需求有關,需要一個可以泵出更多血液的心臟。

這種適應也有助於我們降溫的能力,因為靠近皮膚的血管擴張,觀察到皮膚潮紅,並將熱量散失到空氣中。

「從前進演化的角度來看,我們的研究結果可能表明,人類心臟受到選擇性壓力,以適應直立行走和管理熱應力的需求,」斯旺西大學醫學,健康與生命科學學院高級講師Aimee Drane博士說。

非人類類人猿的心臟結構

目前尚不清楚的是,非人類類人猿的心臟如何適應自己的生態席位。

「也許它是祖先心臟的剩余結構,盡管在自然界中,形式通常起著某種作用,」Drane博士說。

這項研究為理解人類心臟前進演化中形式和功能之間的復雜關系開辟了新的途徑,突出了使人類能夠在不同環境中茁壯成長的獨特適應力。

該研究發表在 【通訊生物學 】雜誌上。