出品：科普中國(guó)

制作：蘇澄宇

長(zhǎng)頸鹿，一種在大草原上頗為顯眼的動(dòng)物。長(zhǎng)長(zhǎng)的脖子引來(lái)大家許多奇怪的問(wèn)題，在知乎上你可以看到很多和長(zhǎng)頸鹿相關(guān)的迷思，比如長(zhǎng)頸鹿要怎么喝水？長(zhǎng)頸鹿會(huì)有頸椎病嗎？長(zhǎng)頸鹿要是想吐怎么辦？長(zhǎng)頸鹿是不是容易被閃電劈中？長(zhǎng)頸鹿想吐的時(shí)候怎么辦？……

(相關(guān)資料圖)

這些奇奇怪怪的迷思只因它有著地球上最長(zhǎng)的脖子。長(zhǎng)頸鹿這么長(zhǎng)的脖子，好處當(dāng)然不只是為了吃到高處的葉子，還可以獲得更高的視線、更廣的視野，以及相較于那些短脖子動(dòng)物，更輕易捕食它們想要的動(dòng)物。

上述那些問(wèn)題，我都有過(guò)科普回答，如果感興趣的話，你可以搜索看到。今天我們來(lái)討論另一個(gè)長(zhǎng)頸鹿的問(wèn)題，一個(gè)更關(guān)乎長(zhǎng)頸鹿生存的問(wèn)題：長(zhǎng)頸鹿脖子那么長(zhǎng)，它把血液從心臟供上頭部是不是很困難？

圖源：sciencealert

擁有強(qiáng)心臟的長(zhǎng)頸鹿

我們都知道要想把深井里的水打上來(lái)，除了用繩子綁一個(gè)桶沉下去把水舀起來(lái)，還有一個(gè)辦法就是用水泵。一般來(lái)說(shuō)，泵可以增加水的壓力，增加壓力后可以獲得更大的推進(jìn)力，這種推進(jìn)力可以把水從地底下推上來(lái)，越深的井需要的泵的排出壓力更大。

而動(dòng)物強(qiáng)有力的心臟就是天然的泵，通過(guò)心室肌有節(jié)律地收縮和舒張，把血液輸送到身體各處。對(duì)于大多數(shù)哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，心臟和頭部之間的垂直距離較短。因此，心臟的血壓和頭部的血壓差不多。

但長(zhǎng)頸鹿跟其他“普通”的哺乳動(dòng)物不太一樣，它的心臟和頭部之間的距離實(shí)在太長(zhǎng)了，所以想要把血液從心臟泵到頭部，得需要比其他“普通”動(dòng)物更大的動(dòng)脈血壓，才能把血泵上去。

早在1955年，GOETZ RH就對(duì)長(zhǎng)頸鹿的心血管系統(tǒng)做過(guò)研究，他發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)頸鹿的動(dòng)脈收縮壓可達(dá)300mmHg，舒張壓可達(dá)180mmHg，這大約是正常人的2.5倍。而且科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，還沒(méi)長(zhǎng)大的長(zhǎng)頸鹿，它的頭離心臟還沒(méi)那么遠(yuǎn)，那時(shí)血壓還比較低，隨著長(zhǎng)頸鹿慢慢長(zhǎng)大，脖子慢慢變長(zhǎng)，它的血壓也隨之變高。

人類與長(zhǎng)頸鹿各部位血壓對(duì)比圖圖源：Deranged Physiology

既然這顆天然的泵那么厲害，那它體積肯定和“普通”哺乳動(dòng)物的心臟不太一樣。一只成年的長(zhǎng)頸鹿，它的心臟長(zhǎng)達(dá)0.6米，重達(dá)11公斤。對(duì)比人類巴掌大的心臟，長(zhǎng)頸鹿心臟大約是人類的30倍。（在網(wǎng)上找到了長(zhǎng)頸鹿心臟的圖，過(guò)于血腥就不放出來(lái)了，感興趣的可以自己找）

但這并不是“普通”哺乳動(dòng)物心臟差異最大的地方，因?yàn)殚L(zhǎng)頸鹿心臟的大小和它的體積是成正比的，差異最大的地方在于心臟的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2006年到2009年的時(shí)候，G. Mitchell對(duì)津巴布韋每年被捕殺的長(zhǎng)頸鹿進(jìn)行了解剖觀察。（注：長(zhǎng)頸鹿根據(jù)津巴布韋的法律要求被捕殺的）。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)頸鹿的左心室和室間隔的厚度非常大，比人類大多了。一只1300公斤的成年長(zhǎng)頸鹿，它的左心室壁厚度可達(dá)7cm左右，而室間隔壁可達(dá)5cm左右。要知道，人類的左心室壁和室間隔壁也就1.2cm左右，進(jìn)行高強(qiáng)度訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員心室壁厚度略高于普通人(1.3-1.5cm)。

1300kg長(zhǎng)頸鹿心室的橫切面，它的心室壁看起來(lái)極為厚大

圖源：文獻(xiàn)1

同時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)頸鹿其他地方的血管壁也很厚，如下圖

圖源：文獻(xiàn)1

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，心室壁的厚度特征是屬于異速生長(zhǎng)關(guān)系。所謂異速生長(zhǎng)指的是，生物的特征會(huì)隨著體型的變化而變化，但這個(gè)變化是不成比例的。

科學(xué)家對(duì)長(zhǎng)頸鹿心室壁和動(dòng)脈血管壁厚度的發(fā)現(xiàn)，解釋了為什么長(zhǎng)頸鹿沒(méi)得高血壓的生理原因。人如果血壓過(guò)高，這意味著心臟泵出來(lái)的壓力實(shí)在太大了。這力量大了，“薄薄”的血管壁就遭不住了，所謂的腦溢血，就是因?yàn)檠獕禾?，把腦血管壁給沖爆了。

而長(zhǎng)頸鹿的心室壁和血管壁就不太一樣了，它的血管壁賊厚，是人類的好幾倍，這下即便是高血壓，也不必?fù)?dān)心把血管壁給沖破了。

但這并不是最根本的原因，最根本的原因還是在于基因的差異。

特殊基因，讓長(zhǎng)頸鹿不再懼怕高血壓

幾年前，Rasmus Heller就發(fā)起了反芻動(dòng)物基因組計(jì)劃(RGP) ，其中就包括了長(zhǎng)頸鹿。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)頸鹿和其他短脖子反芻動(dòng)物的基因組進(jìn)行對(duì)比，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了大約有500個(gè)基因，這些基因要么是長(zhǎng)頸鹿獨(dú)有的，要么是只有長(zhǎng)頸鹿才有的變異。

在這500個(gè)基因中，一個(gè)叫FGFRL1最為突出，因?yàn)樗畈灰粯?。在人類中，這種基因似乎與心血管發(fā)育和骨骼生長(zhǎng)有關(guān)，因此科學(xué)家推測(cè)，它可能也在長(zhǎng)頸鹿適應(yīng)高血壓中發(fā)揮了作用。

為了驗(yàn)證他們的想法，科學(xué)家把這種基因轉(zhuǎn)移到了老鼠身上，就是所謂的轉(zhuǎn)基因老鼠。研究進(jìn)行28天之后，光從外表來(lái)看，和普通老鼠沒(méi)有什么差別，這些轉(zhuǎn)基因老鼠并沒(méi)有長(zhǎng)出長(zhǎng)頸鹿標(biāo)志性的長(zhǎng)脖子。

從外表看不出差別 圖源：文獻(xiàn)2

但它們身體內(nèi)部出現(xiàn)了微妙的變化……

首先，轉(zhuǎn)移了長(zhǎng)頸鹿基因的老鼠，它們?cè)谔?nèi)的時(shí)候，骨骼發(fā)育相較于正常老鼠慢一些。然而，一旦出生之后，轉(zhuǎn)基因老鼠發(fā)育速度馬上超過(guò)正常老鼠。當(dāng)科學(xué)家研究它們的骨骼時(shí)，發(fā)現(xiàn)那些轉(zhuǎn)基因老鼠骨礦物質(zhì)密度更高。

WT是正常大鼠，giraffe是轉(zhuǎn)移了長(zhǎng)頸鹿基因的大鼠，很明顯，從CT圖都可以看出轉(zhuǎn)基因老鼠的骨密度相對(duì)于正常大鼠增加了許多。圖源：文獻(xiàn)2

這是一種補(bǔ)償機(jī)制，可以防止快速生長(zhǎng)的骨骼結(jié)構(gòu)變得脆弱。科學(xué)家由此推測(cè)，可能是FGFRL1讓長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)個(gè)快而穩(wěn)定。

其次，科學(xué)家給轉(zhuǎn)基因老鼠和正常老鼠注射了血管緊張素

Ang II（這是一種可以誘發(fā)高血壓的藥物）之后，發(fā)現(xiàn)那些轉(zhuǎn)基因老鼠血壓只是略微升高，臟器基本未受影響；而那些正常老鼠注射藥物之后血壓飆升，并且腎臟和心臟都出現(xiàn)了大量的纖維化（臟器受損的形式）。

在注射血管緊張素之后，轉(zhuǎn)基因大鼠和正常大鼠心肌的纖維化對(duì)比。轉(zhuǎn)基因大鼠心肌纖維化遠(yuǎn)低于正常大鼠。圖源：文獻(xiàn)2

在注射血管緊張素之后，轉(zhuǎn)基因大鼠和正常大鼠腎臟的纖維化對(duì)比。轉(zhuǎn)基因大鼠腎臟纖維化遠(yuǎn)低于正常大鼠。圖源：文獻(xiàn)2

由此可見(jiàn)，正是FGFRL1 讓長(zhǎng)頸鹿在應(yīng)對(duì)高血壓方面具有獨(dú)特的進(jìn)化適應(yīng)性。

看到這你也許會(huì)想，人類是不是轉(zhuǎn)移了這種基因就可以對(duì)抗高血壓了。當(dāng)然沒(méi)那么快，一來(lái)轉(zhuǎn)基因人類不合乎倫理，也不安全；另一方面，要是轉(zhuǎn)個(gè)基因就可以變異，而且是好的變異，那人類早就有長(zhǎng)頸鹿俠了……這事沒(méi)那么簡(jiǎn)單。

話說(shuō)漫威宇宙里真有一個(gè)長(zhǎng)頸鹿人（一個(gè)反派角色），雖然就出現(xiàn)了一次，也沒(méi)有公開過(guò)它的超能力，但我想應(yīng)該是抗高血壓吧……

參考文獻(xiàn)：

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)

標(biāo)簽： 哺乳動(dòng)物 血管緊張素