来自斯旺西大学和UBC奥卡那根(UBCO)的国际研究团队在通过比较人类心脏与其他大型猿类心脏的研究中取得了人类进化理解的突破。尽管人类与大型猿类有共同的祖先,但人类已经进化出更大的大脑以及能够在两条腿上直立行走或奔跑较长距离的能力,这可能与狩猎有关。这项新研究比较了人类和大型猿类心脏的结构和功能。心脏的功能是发表在《生物学通讯》上的一项研究的主题,研究人员在这一进化难题中取得了新的发现。团队比较了人类心脏与我们最接近的进化亲戚,如黑猩猩、猩猩、大猩猩和倭黑猩猩的心脏。这些动物在非洲的野生动物保护区和欧洲的动物园中被照料。团队在对大型猿类进行常规兽医程序时,利用超声心动图,一种心脏超声波的方法,生成心脏左心室的图像,左心室是负责将血液泵送到全身的腔室。在非人类的大型猿类的左心室中,肌肉束的结构略有不同。健康人类的左心室表面相对光滑,肌肉主要为紧凑型,而非人类大型猿类则有更明显的肉芽状、网状结构。两者之间的差异在心脏底部最为明显,非人类大型猿类的肉芽状结构的数量与人类相比约有四倍的差异。团队还使用了斑点跟踪超声心动图来测量心脏的运动和速度。研究观察了心脏肌肉收缩和松弛时的模式。
据布赖奥尼(Bryony)所说,他们发现心脏中的肉芽状程度与形变、旋转和扭转的数量之间存在关系。具体来说,肉芽状结构最少的人类表现出更好的心脏功能。这表明,人类心脏的结构可能与其他非人类大型猿类的心脏进化不同,以满足人类独特生态位的更高需求。
此外,人类相较于其他大型猿类更大的大脑和更高的身体活动量也与这一发现相关。向直立行走的转变导致了对能量的需求增加,要求心脏能够将更大体积的血液泵送到全身。此外,更大的血流量帮助人类通过使皮肤附近的血管扩张并将热量释放到空气中来降温。
根据斯旺西大学的高级讲师艾米·德雷恩(Aimee Drane)博士,这些发现可能表明,人类心脏在进化上面临着适应直立行走和调节体温需求的选择压力。然而,仍不清楚非人类大型猿类的肉芽状结构的心脏如何适合它们自身的栖息地,这表明它们可能进化以满足各自生态位的特定需求。这可能是它们祖先心脏结构的遗留,因为在自然界中,器官的形态通常与其功能紧密相关。
研究团队要对参与研究的动物提供照料的工作人员和志愿者表示感谢。这包括刚果的Tchimpounga野生动物保护区、赞比亚的Chimfunshi野生动物保护区、塞拉利昂的Tacugama猩猩保护区、婆罗洲的Nyaru Menteng猩猩救助与康复中心、英国伦敦动物学会、英国佩吉顿动物园、英国布里斯托动物园、荷兰的Burgers’动物园和德国的威尔赫尔马动物园。