出品:科普中国
制作:苏澄宇
长颈鹿,一种在大草原上颇为显眼的动物。长长的脖子引来大家许多奇怪的问题,在知乎上你可以看到很多和长颈鹿相关的迷思,比如长颈鹿要怎么喝水?长颈鹿会有颈椎病吗?长颈鹿要是想吐怎么办?长颈鹿是不是容易被闪电劈中?长颈鹿想吐的时候怎么办?……
(相关资料图)
这些奇奇怪怪的迷思只因它有着地球上最长的脖子。长颈鹿这么长的脖子,好处当然不只是为了吃到高处的叶子,还可以获得更高的视线、更广的视野,以及相较于那些短脖子动物,更轻易捕食它们想要的动物。
上述那些问题,我都有过科普回答,如果感兴趣的话,你可以搜索看到。今天我们来讨论另一个长颈鹿的问题,一个更关乎长颈鹿生存的问题:长颈鹿脖子那么长,它把血液从心脏供上头部是不是很困难?
图源:sciencealert
拥有强心脏的长颈鹿
我们都知道要想把深井里的水打上来,除了用绳子绑一个桶沉下去把水舀起来,还有一个办法就是用水泵。一般来说,泵可以增加水的压力,增加压力后可以获得更大的推进力,这种推进力可以把水从地底下推上来,越深的井需要的泵的排出压力更大。
而动物强有力的心脏就是天然的泵,通过心室肌有节律地收缩和舒张,把血液输送到身体各处。对于大多数哺乳动物来说,心脏和头部之间的垂直距离较短。因此,心脏的血压和头部的血压差不多。
但长颈鹿跟其他“普通”的哺乳动物不太一样,它的心脏和头部之间的距离实在太长了,所以想要把血液从心脏泵到头部,得需要比其他“普通”动物更大的动脉血压,才能把血泵上去。
早在1955年,GOETZ RH就对长颈鹿的心血管系统做过研究,他发现长颈鹿的动脉收缩压可达300mmHg,舒张压可达180mmHg,这大约是正常人的2.5倍。而且科学家发现,还没长大的长颈鹿,它的头离心脏还没那么远,那时血压还比较低,随着长颈鹿慢慢长大,脖子慢慢变长,它的血压也随之变高。
人类与长颈鹿各部位血压对比图图源:Deranged Physiology
既然这颗天然的泵那么厉害,那它体积肯定和“普通”哺乳动物的心脏不太一样。一只成年的长颈鹿,它的心脏长达0.6米,重达11公斤。对比人类巴掌大的心脏,长颈鹿心脏大约是人类的30倍。(在网上找到了长颈鹿心脏的图,过于血腥就不放出来了,感兴趣的可以自己找)
但这并不是“普通”哺乳动物心脏差异最大的地方,因为长颈鹿心脏的大小和它的体积是成正比的,差异最大的地方在于心脏的内部结构。2006年到2009年的时候,G. Mitchell对津巴布韦每年被捕杀的长颈鹿进行了解剖观察。(注:长颈鹿根据津巴布韦的法律要求被捕杀的)。
科学家发现,长颈鹿的左心室和室间隔的厚度非常大,比人类大多了。一只1300公斤的成年长颈鹿,它的左心室壁厚度可达7cm左右,而室间隔壁可达5cm左右。要知道,人类的左心室壁和室间隔壁也就1.2cm左右,进行高强度训练的运动员心室壁厚度略高于普通人(1.3-1.5cm)。
1300kg长颈鹿心室的横切面,它的心室壁看起来极为厚大
图源:文献1
同时,科学家发现长颈鹿其他地方的血管壁也很厚,如下图
图源:文献1
对数据进行统计后发现,心室壁的厚度特征是属于异速生长关系。所谓异速生长指的是,生物的特征会随着体型的变化而变化,但这个变化是不成比例的。
科学家对长颈鹿心室壁和动脉血管壁厚度的发现,解释了为什么长颈鹿没得高血压的生理原因。人如果血压过高,这意味着心脏泵出来的压力实在太大了。这力量大了,“薄薄”的血管壁就遭不住了,所谓的脑溢血,就是因为血压太高,把脑血管壁给冲爆了。
而长颈鹿的心室壁和血管壁就不太一样了,它的血管壁贼厚,是人类的好几倍,这下即便是高血压,也不必担心把血管壁给冲破了。
但这并不是最根本的原因,最根本的原因还是在于基因的差异。
特殊基因,让长颈鹿不再惧怕高血压
几年前,Rasmus Heller就发起了反刍动物基因组计划(RGP) ,其中就包括了长颈鹿。通过对长颈鹿和其他短脖子反刍动物的基因组进行对比,科学家发现了大约有500个基因,这些基因要么是长颈鹿独有的,要么是只有长颈鹿才有的变异。
在这500个基因中,一个叫FGFRL1最为突出,因为它最不一样。在人类中,这种基因似乎与心血管发育和骨骼生长有关,因此科学家推测,它可能也在长颈鹿适应高血压中发挥了作用。
为了验证他们的想法,科学家把这种基因转移到了老鼠身上,就是所谓的转基因老鼠。研究进行28天之后,光从外表来看,和普通老鼠没有什么差别,这些转基因老鼠并没有长出长颈鹿标志性的长脖子。
从外表看不出差别 图源:文献2
但它们身体内部出现了微妙的变化……
首先,转移了长颈鹿基因的老鼠,它们在胎内的时候,骨骼发育相较于正常老鼠慢一些。然而,一旦出生之后,转基因老鼠发育速度马上超过正常老鼠。当科学家研究它们的骨骼时,发现那些转基因老鼠骨矿物质密度更高。
WT是正常大鼠,giraffe是转移了长颈鹿基因的大鼠,很明显,从CT图都可以看出转基因老鼠的骨密度相对于正常大鼠增加了许多。图源:文献2
这是一种补偿机制,可以防止快速生长的骨骼结构变得脆弱。科学家由此推测,可能是FGFRL1让长颈鹿长个快而稳定。
其次,科学家给转基因老鼠和正常老鼠注射了血管紧张素
Ang II(这是一种可以诱发高血压的药物)之后,发现那些转基因老鼠血压只是略微升高,脏器基本未受影响;而那些正常老鼠注射药物之后血压飙升,并且肾脏和心脏都出现了大量的纤维化(脏器受损的形式)。
在注射血管紧张素之后,转基因大鼠和正常大鼠心肌的纤维化对比。转基因大鼠心肌纤维化远低于正常大鼠。图源:文献2
在注射血管紧张素之后,转基因大鼠和正常大鼠肾脏的纤维化对比。转基因大鼠肾脏纤维化远低于正常大鼠。图源:文献2
由此可见,正是FGFRL1 让长颈鹿在应对高血压方面具有独特的进化适应性。
看到这你也许会想,人类是不是转移了这种基因就可以对抗高血压了。当然没那么快,一来转基因人类不合乎伦理,也不安全;另一方面,要是转个基因就可以变异,而且是好的变异,那人类早就有长颈鹿侠了……这事没那么简单。
话说漫威宇宙里真有一个长颈鹿人(一个反派角色),虽然就出现了一次,也没有公开过它的超能力,但我想应该是抗高血压吧……
参考文献:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1095643309010629
https://advances.sciencemag.org/content/7/12/eabe9459
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13274413/
https://www.who.int/features/qa/82/zh/
https://marvel.fandom.com/wiki/Giraffe-Man_(Earth-616)
凡本网注明“XXX(非现代青年网)提供”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和其真实性负责。
从汤姆·克鲁斯(Tom Cruise)到迈克尔·基顿(Michael Keaton),一线明星们都无法抗拒重新塑造他们角色的冲动。但怀旧是否足以吸引人们重返
2022-06-20 08:06
上周末,到了北美暑期档电影的放映高峰期,继1986年热门影片《壮志凌云》的续集连续两周蝉联第一之后,上周末的北美多厅影院被1993年热门影
2022-06-20 08:06
上周末,环球影业的《侏罗纪世界3》在57个国际市场中上映——在其中52个市场中排名第一——收获国际周末票房1 77亿美元,其国际累计票房已
2022-06-20 08:06
网络电影《目中无人》热播的势头还在继续,这部6月3日上线爱奇艺云影院的武侠片,获得了包括刘伟强、雷军在内众多网友自发推荐,已经创下了
2022-06-17 09:51
以公安英模张欣为原型,由贺泉执导,叶硕、周楚濋领衔主演,聂礎一、杨骏、谢宇朦、董浩然主演的悬疑电影《远山淡影》将于近期上映。日前,
2022-06-17 09:51
近日, 2022年金鸡电影创投大会未制作项目单元 & WIP制作中项目单元启动,有意参与者可以进入中国金鸡百花电影节官网报名。三年来,金鸡
2022-06-17 09:51
自古以来,人类对外星生命体的探索从未止步。从来都是人类研究外星生物,屏幕前的你可曾想过,人类也会被外星人反侦察?6月12日,据今日俄罗
2022-06-15 08:13
塑料的普遍使用,给生态环境造成了很大的负担。近日,澳大利亚昆士兰大学的科学家发表论文称,他们发现了一种超级蠕虫,专门吃塑料。蠕虫肠
2022-06-15 08:13
当油漆稀释剂、油墨和粘合剂干燥冷却,它们就会释放挥发性有机化合物 (VOC),从而对人体健康构成极大威胁。二甲苯就是挥发性有机化合物的
2022-06-15 08:13
即使在睡眠深处,你的大脑也不会完全将你与周围的人隔绝开。鼾声、被子的拉扯声和肢体的碰撞声都会在某种程度上被大脑记录下来。然而新的研
2022-06-15 08:13
近日,由英国最出色的化石猎人在怀特岛发现了一只巨大的鳄鱼脸恐龙,这可能是有史以来在欧洲活动的最大的食肉动物。南安普顿大学的研究人员
2022-06-15 08:13
由袁杰执导,苏小妹、罗翔、曾漪莲、高晨琳等演员倾情联袂出演的电影《镜世界》将于6月10日在全国公映,新版预告片首次曝光。此次曝光的预
2022-06-14 09:40
6月6日,合家欢动画电影《阿里巴巴与神灯》正在全国热映中,片方发布了热映版海报,为电影助阵。海报的主角是呆萌可爱的小芝麻和神灯精灵。
2022-06-14 09:40
近日,2022第六届平遥国际电影展产业版块的平遥创投及发展中电影计划两大单元项目征集正式开启。其中,针对电影剧本项目的平遥创投单元征集
2022-06-14 09:40
近日,2022年春节档动画电影《熊出没·重返地球》在英国进行全球首映,在包括ODEON、CINEWORLD、VUE、SHOWCASE、EMPIRE、REEL CINEMA、THE
2022-06-14 09:40
由英国足印影业、澳大利亚极光影业和美国梅普资本电影公司出品,中国电影集团公司进口,中国电影股份有限公司发行、译制,北京卓然影业有限
2022-06-13 08:31
苦等影院开张的日子里我起过誓:以后要珍惜、要善待在电影院里看到的每一部电影,所以此刻我臆想出这样一个情景——如果我不是在电影院里看
2022-06-13 08:31
《出门挣钱的人》是北京电影制片厂制作的,上映时间是1983年。张郁强导演,陈士濂编剧,李少红在其中做副导演。这部影片在当时反响不大,在
2022-06-13 08:31
由侯祖辛执导,黄尧、刘迅领衔主演,范文芳特别出演的电影《遇见你之后》开启预售,并发布终极预告及海报。海报中呈现了黄曼曼与彭柏杨相爱
2022-06-08 08:04
迪士尼 漫威的《奇异博士2:疯狂的多元宇宙》在上映的第三个周末,于国际市场的49个地区收获票房4000万美元,其国际累计票房已达4 61亿美元
2022-06-08 08:04
近日,江西省电影局充分发挥省级电影专项资金的作用,多措并举帮助电影院复工复产,纾困解难。5月26日,江西省电影局联合淘票票在全省开展2
2022-06-07 07:58
江苏省发布《关于江苏省电影行业相关助企纾困政策的服务指南》。据介绍,《指南》是为推动苏政40条、苏政办22条等系列助企纾困政策在电影行
2022-06-07 07:58
浙江电影局透露,截至5月20日,给予每座25元补贴的直补政策,已覆盖浙江5个设区市,26个县(市、区),惠及影院210余家,累计投入纾困资金达2
2022-06-07 07:58
由95后青年导演陈剑莹执导,姚安娜主演的《海边升起一座悬崖》获得第75届戛纳电影节主竞赛单元短片金棕榈奖。据了解,本届戛纳短片竞赛单元
2022-05-31 22:39
5月30日,由侯祖辛执导,黄尧、刘迅领衔主演的爱情电影《遇见你之后》发布遗憾版主题海报。海报中主演黄尧、刘迅泪眼婆娑、紧紧相依,将对
2022-05-31 22:39