每年这个时候,要躲避鲨鱼都很难——至少在电视上是这样。但也许《大白鲨》中那如心跳般的主题曲——哒哒哒——会让你想,“我能从鲨鱼身上学到什么关于自己心脏的知识?”

鲨鱼能给我们哪些有关心脏的启示

你可能会认为鲨鱼和人类在内心深处没有多少共同点。毕竟,我们在进化树上最后一次共同存在大概是在4亿到4.5亿年前。

但华盛顿州立大学温哥华分校的助理教授乔治娜·考克斯博士说,鲨鱼心脏和人类心脏至少在一个基本方面是相似的。“基本上,心脏就是一个泵,无论你观察的是哪个物种。”

比较心血管生理学家考克斯说,这种泵不只是输送富含氧气的血液。“它把我们所有的身体系统连接起来”,帮助清除废物,输送激素,使器官能够相互沟通。

考克斯教授人体解剖学和生物化学,同时研究鱼类心血管系统以及鱼类如何应对诸如温度升高和污染等压力因素。她说,鲨鱼和人类的心脏都不会停止跳动。“就像我们一样,如果鱼的心脏停止工作,那就完了,”她说。

新西兰奥克兰大学生物科学学院研究员朱尔斯·德沃博士表示,尽管鲨鱼和人类的心脏功能相似,但形态却不同。德沃的研究成果发表在《生物学快报》杂志上。

人类和其他哺乳动物的心脏有四个腔-两个上腔,称为心房,和两个下腔,或心室-它们将血液从心脏推送到肺部以获取氧气,然后再回到心脏,然后流出到全身。

鲨鱼和其他鱼类一样,拥有通常所说的双腔心脏——一个心房和一个心室。在坚硬的盒状腔内,鲨鱼还有一个收集囊,称为静脉窦,以及一系列瓣膜,称为动脉圆锥,用于保持血液沿正确方向流动。

它将血液泵送到鳃,在那里被氧气充盈,然后流向鲨鱼的身体。

但是,尽管基本的心脏结构完全不同,但“有一件事对我们两种动物来说却很奇怪,那就是我们的冠状循环,”考克斯说,她的博士论文是关于鲨鱼心脏血流的。

她说,鲨鱼和人类的心脏都是“血管齐全”的。这与大多数硬骨鱼类形成鲜明对比,硬骨鱼类没有冠状动脉,依靠心脏吸收已在体内循环的血液中剩余的氧气。拥有冠状动脉意味着鲨鱼的心脏直接从鳃部接收含氧血液。

在人类中,冠状动脉阻塞可能导致心脏病发作,导致心脏供血不足、缺氧,从而杀死心肌。

然而,有些鲨鱼已经适应了在氧气稀薄的地方生存。德沃的研究包括肩章鲨和灰地毯鲨,它们生活在澳大利亚和印度太平洋地区沿岸的珊瑚礁中。

他说:“这些鲨鱼喜欢在低潮时栖息在礁石平台上,以躲避”体型更大的捕食鲨鱼。到了晚上,当光合作用的珊瑚和藻类停止产生氧气时,水就会变得缺氧。

但德沃表示,灰地毯鲨可以通过储存多余的红细胞在这样的水域中存活几个小时,这“类似于有一个备用的潜水罐”。

德沃说,肩章鲨又名“行走鲨”,没有这种额外的氧气储备。相反,它会进入一种类似昏迷的状态。“令人惊讶的是,它几乎在所有的夜间低潮期间都会处于这种状态,相当于每周经历大约五次中风后仍能存活,而不会因缺氧而导致大脑或心脏受到任何损伤。”

德沃的研究重点是线粒体,即利用氧气产生能量的细胞部分,以及一种名为琥珀酸的物质,这种物质在缺氧时会积聚,并在重新引入氧气时转化为有害的“自由基”分子。当氧气恢复时,肩章鲨不会处理那么多琥珀酸,这意味着它受到的伤害较少。

通过揭示地毯鲨进化的机制,“我们或许能够提供创新的治疗策略来帮助中风和心脏病患者,”德沃说。“了解这些坚韧的生物如何应对缺氧可以为人类健康和医学提供宝贵的经验。”

考克斯说,了解再氧合过程(也称为再灌注)非常重要。“缺氧和再灌注都会导致人类心脏严重受损,”她说。

她的工作包括研究盲鳗(盲鳗不是鲨鱼,但可以在缺氧的水域生存)和豹鲨(豹鲨不生活在缺氧的水域)。她对它们进行了心脏直视手术,测量它们的血流量,以了解冠状动脉循环在鲨鱼心脏对海洋温度升高的反应中所起的作用。

她开玩笑说自己从未进过鲨鱼笼。“那是给胆小鬼用的,”考克斯说,然后又迅速补充道,“我只是开玩笑。”

但她对我们能从鲨鱼心脏中学到什么的兴趣是出于一个严肃的原因。她的父亲曾患过心力衰竭和心脏病,而她的职业让她将对鱼类和人类心脏的兴趣融合在一起。

尽管她不知道有鲨鱼患过心脏病,但考克斯不能排除这种可能性。

“我的意思是,这很难,”她说。“它们不会每年来检查。而且通常当出现问题时,它们就会死亡,然后被吃掉。”但是,虽然切断供应心肌的动脉对人类来说是致命的,但鱼仍然可以从循环通过其身体的血液中吸收氧气。因此,考克斯说,鲨鱼很有可能在心脏病发作后幸存下来。

但她指出,鲨鱼运动充足、饮食均衡,这是预防人类心脏病和中风的关键。

你可能听说过鲨鱼是体力活动冠军,但考克斯说,并非所有鲨鱼都必须不断移动。它们确实需要确保水流过它们的鳃。它们尾部的肌肉收缩有助于将血液送回心脏,就像步行有助于将血液送回人类的心脏一样。

并且“均衡饮食”的定义因物种而异。

考克斯说,大多数鲨鱼都是肉食动物,也就是说“它们吃吃蔬菜的东西,这就是它们分解食物的方式。”人类是杂食动物,可以从植物和其他动物中获取营养,研究强调了富含植物的饮食对心脏健康的价值。

某种程度上,有些鲨鱼也喜欢垃圾食品。对于鲨鱼来说,这是字面意思。“有些鲨鱼物种会吃掉一套盔甲,”她说。“只是因为它们很好奇。”

但当谈到延长寿命时,关注自己的心脏比担心被鲨鱼吃掉更有价值。

佛罗里达自然历史博物馆一直在追踪全球范围内的鲨鱼袭击事件,据该博物馆称,人们一生中因鲨鱼袭击而死亡的概率为4,332,817分之一。相比之下,死于心脏病的风险为1/5,死于中风的风险为1/24。

事实上,人类对鲨鱼健康造成的威胁比鲨鱼对人类造成的威胁大得多。其中一种威胁就是气候变化,这也凸显了鲨鱼在解剖学上的另一个基本差异。

虽然人类可以保持稳定的体温,但大多数鲨鱼却不能。德沃说,随着海水温度升高,鲨鱼对氧气的需求也会增加,这会使它们的心脏超负荷。“事实上,在受到急性海洋热浪影响的鱼类中,心脏是第一个衰竭的器官,”他说。

考克斯说,人类还通过污染和捕鱼对鲨鱼造成威胁,要么是意外捕获其他物种,要么是故意捕猎,有时是为了寻求没有医学依据的“奇怪疗法”。“我们对它们的危险远比它们对我们危险得多。”

但它们依然令人着迷和敬畏,每年有数百万人收看有关它们的节目。所以本周,如果你碰巧看到一个节目,其中提到鲭鲨的速度可以达到每小时45英里以上,或者丝鲨可以在一年半内游动17,000英里,请记住你至少与它们有一点共同之处。

考克斯说:“鲨鱼所展现的力量、优雅和美丽,都是心血管系统健全运转的结果。”