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為什么我們只進(jìn)化出了一個(gè)心臟?有沒(méi)有單心房單心室的生物?

 金剛光 2023-08-06 發(fā)布于遼寧


有沒(méi)有單心房單心室的生物?

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有。你去菜市場(chǎng)隨便買(mǎi)一條魚(yú),自己切開(kāi)或讓熱心的攤主切開(kāi)看看,就知道了:

魚(yú)就是單心房單心室的動(dòng)物。

魚(yú)的心臟上還有靜脈竇和軟骨魚(yú)類的動(dòng)脈圓錐或硬骨魚(yú)類的動(dòng)脈球,靜脈竇和動(dòng)脈圓錐往往可以配合瓣膜來(lái)避免血液逆流。

  • 硬骨魚(yú)體內(nèi)的血量通常只占體重的百分之二程度,動(dòng)脈球沒(méi)有瓣膜。

兩棲類成體的心臟通常是兩個(gè)心房一個(gè)心室,而蝌蚪是單心房單心室的。你可以預(yù)期其他脊椎動(dòng)物在胚胎期也有類似的單心房單心室階段。

人胎兒的心臟在受精卵開(kāi)始發(fā)育兩周后出現(xiàn),在發(fā)育四周時(shí)明顯是單心房單心室,在發(fā)育八周時(shí)正常情況下具有兩心房?jī)尚氖?。發(fā)育不正常可以導(dǎo)致人的嬰兒直到出生還是單心房單心室,這算是嚴(yán)重的先天性心臟畸形,有很高概率導(dǎo)致嬰兒在數(shù)月內(nèi)死亡,需要手術(shù)治療。

提問(wèn)者是人的話,你在生命早期也是題目所說(shuō)的“單心房單心室的生物”。

結(jié)構(gòu)比魚(yú)更古老的脊索動(dòng)物的情況:

  • 圓口綱(例如七鰓鰻)的心臟是單心房單心室的,附有靜脈竇。
  • 文昌魚(yú)沒(méi)有心臟,以腹大動(dòng)脈搏動(dòng)推動(dòng)血液循環(huán)。
  • 海鞘的循環(huán)系統(tǒng)是非定向的,血液隨心臟搏動(dòng)改變流動(dòng)方向,沒(méi)有心房和心室的區(qū)分。

為什么我們只進(jìn)化出了一個(gè)心臟?

覺(jué)得兩個(gè)的話我們的運(yùn)動(dòng)和反應(yīng)生理機(jī)能都會(huì)大不一樣吧
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劉天任
CS Theory PhD (liutianren.com)

我們?cè)谀撤N意義上已經(jīng)是兩個(gè)心臟了。脊椎類祖先的心臟要原始得多,魚(yú)類的心臟只有一心房一心室(單循環(huán))。相比之下,我們每個(gè)人有兩個(gè)心房?jī)蓚€(gè)心室,而且組成兩套相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行(雙循環(huán))。

為了說(shuō)明我們很難進(jìn)化出多心臟,不如先看看為什么會(huì)進(jìn)化出雙循環(huán)系統(tǒng)?一個(gè)復(fù)雜的性狀能進(jìn)化出來(lái),一般都要滿足兩個(gè)條件:一是性狀能帶來(lái)優(yōu)勢(shì),一是性狀可以被“連續(xù)地”進(jìn)化出。

對(duì)于依賴肺的地面生物,雙循環(huán)有極大的優(yōu)勢(shì):讓富氧血液流到身體,缺氧血液流到肺部;向肺部供血的壓強(qiáng)低,以保護(hù)脆弱的肺葉,向其它部分供血血壓高,以保證身體末梢都能被供血。作為最成功的陸地脊椎類的代表,哺乳類和鳥(niǎo)類(還有鱷魚(yú))分別獨(dú)立地完成了雙循環(huán)進(jìn)化之路的最后一步,也側(cè)面反應(yīng)出了雙循環(huán)的巨大優(yōu)勢(shì)。

雙循環(huán)并不是一下子出現(xiàn)的,而且是一步步連續(xù)地進(jìn)化出來(lái)的。從早期脊椎類的“單心室單心房”開(kāi)始,中間還有“單心室雙心房”和“雙心室雙心房,但心室間不完全分隔”的過(guò)渡。而且每一步都增強(qiáng)了某些方面的適應(yīng)性。即使是在單房單室心臟的基礎(chǔ)上發(fā)展雙房雙室的心臟,也需要幾億年的進(jìn)化。

相比之下,進(jìn)化出多個(gè)心臟就很不可能了。一方面,多心臟很可能不是多么有益的性狀。如果你長(zhǎng)跑喘得厲害,心臟也跟不上,那不是因?yàn)槟愕男呐K不夠多,而是因?yàn)槟愕男呐K不夠強(qiáng)。即使是大如藍(lán)鯨,一個(gè)心臟也足夠了。

更加重要的原因是進(jìn)化的局限性。進(jìn)化無(wú)法給出多一個(gè)心臟這樣巨大的突變。你的那個(gè)在海里游動(dòng)的脊椎類祖先只有一個(gè)心臟,那作為它的后代,你也不要指望太多。進(jìn)化可以改良那個(gè)心臟,但卻很難給你再加一個(gè)心臟。(尤其考慮到你是封閉式循環(huán)系統(tǒng))

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