2026-04-24 03:29
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鼩鼱的静息心率可以达到每秒17次,相当于每分钟1020次。相比之下,人类的平均静息心率大约是每分钟60到100次,这使得鼩鼱的静息心率大约是人类的10-17倍。
到目前为止,这些小型哺乳动物如何达到如此极端的静息心率一直是个谜,但刚刚发表在《科学》杂志上的一项新研究揭示了这个谜团。
博士后威廉·乔伊斯(William Joyce)在奥胡斯大学(auus University)和凯文·坎贝尔(Kevin Campbell)教授(之前隶属于奥胡斯大学,现在在加拿大马尼托巴大学)领导的一个国际研究小组,研究了心脏蛋白“心肌肌钙蛋白I”的进化变化是如何使鼩鼱达到异常高的静息心率的。
“我们发现,调节心脏放松时间的心脏蛋白质的一个关键部分在鼩鼱和密切相关的鼹鼠身上缺失了。这种进化上的损失永久地消除了心脏放松的刹车,使他们的心脏跳动得更快,”乔伊斯解释说,他现在在西班牙卡洛斯三世国家心血管研究中心(CNIC)工作。
这种蛋白质在心脏收缩时结合钙离子的能力中起着至关重要的作用。钙离子是心肌收缩所必需的,因此对心脏功能至关重要。
在其他哺乳动物中,这种蛋白质含有两种特定的丝氨酸氨基酸,当心脏受到肾上腺素等激素的刺激时,它们会被暂时修饰,肾上腺素是在压力或身体活动中释放出来的。这种改变有助于心脏肌肉纤维在收缩后更快地释放钙离子,使心脏肌肉更快地放松,使心脏有更多的时间在搏动之间充满血液。
然而,在鼩鼱身上发生了进化变化。
“在鼩鼱的早期祖先中,编码两条丝氨酸的DNA区域失去了活性。这意味着即使在动物休息的时候,这种蛋白质也会像被肾上腺素激活一样发挥作用,从而使鼩鼱的心率达到极限,”坎贝尔解释说。
研究人员还研究了蝙蝠的心脏蛋白,蝙蝠和鼩鼱一样,心率可以达到每分钟1000次以上。这让他们更好地理解了高心率的能力是如何进化的。
“我们的分析表明,当蛋白质形成时,一些蝙蝠物种可以跳过编码两种丝氨酸氨基酸的基因部分。古代鼩鼱和鼹鼠可能有同样的能力,进化逐渐使它们的肌钙蛋白I完全失去了这个区域。这使它们能够进化出更高的心率,”坎贝尔解释说。
研究小组的下一个目标是探索如何将这些发现转化为生物医学。乔伊斯说:“这意味着复制肌钙蛋白I的剪接,就像在蝙蝠、模式生物和潜在的最终在人类心脏中观察到的那样,以模仿有益的效果。”