راز قلب انسان؛ تکامل چگونه عضو حیاتی بدن ما را منحصربه‌فرد کرد؟

پستانداران، از نهنگ آبی عظیم‌الجثه گرفته تا حشره‌خوار کوچک، تقریباً در هر گوشه‌ای از سیاره ما مشغول زندگی هستند. سازگاری شگفت‌انگیز آن‌ها با محیط‌های مختلف، مدت‌ها است که دانشمندان را به خود مجذوب کرده، زیرا هر گونه‌ای ویژگی‌های خاص خودش را برای بقا و شکوفایی در محیط‌های گوناگون پرورش داده است.

با وجود تنوع زیستی گسترده‌ی پستانداران، تا همین اواخر تصور می‌شد که ساختار و عملکرد قلب در تمامی گونه‌ها مشابه است. اما مطالعه‌ای جدید که توسط گروه محققان دانشکده‌ی پزشکی، بهداشت و علوم زندگی دانشگاه سوانسی در ولز انجام شده، نشان می‌دهد که قلب انسان یک استثنا است و به شکلی آشکار، با قلب نزدیک‌ترین خویشاوندان ما، یعنی میمون‌های بزرگ انسان‌نما، شامل شامپانزه‌ها، بونوبوها، اورانگوتان‌ها و گوریل‌ها، تفاوت دارد. اما دلیل تفاوت قلب انسان‌ها چیست؟

انسان‌ها، حدود پنج تا شش میلیون سال پیش از شامپانزه‌ها (Pan troglodytes)، آخرین جد مشترک ما و میمون‌های بزرگ انسان‌نما، جدا شدند. در مقابل، انسان‌ها برای ایستادن و انجام فعالیت‌های فیزیکی بیشتر، مانند شکار مداوم، تکامل یافتند و مغزهایی به‌مراتب بزرگ‌تر را رشد دادند.

تغییرات بدن انسان با افزایش بسیار بالای نیاز به سوخت‌و‌ساز همراه بود؛ بدن برای پمپاژ خون از قلب به ماهیچه‌ها و مغز، به خون بیشتری نیاز داشت. مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که قلب انسان با پشتیبانی از ایستادن روی دوپا، حرکت کردن و پرورش مغز بزرگ‌تر، سازگاری یافته است.

محققان در مطالعات قبلی نتیجه گرفته بودند که ساختار قلب انسان ممکن است با قلب شامپانزه متفاوت باشد. آن‌ها با استفاده از سونوگرافی قلب، متوجه شدند بطن چپ قلب که محل اصلی پمپاژ قلب است، در شامپانزه‌ها دارای دسته‌هایی از ماهیچه است که در بافت «تورتیغه‌ای‌شده» قرار گرفته‌اند.

تورتیغه‌ای‌شدن یا ترابکولاسیون، به تشکیل دسته‌های عضلانی ریز و شبکه‌مانند درون بطن‌های قلب گفته می‌شود. بافت‌های تورتیغه‌شده، به نوعی شبیه تیغه‌های کوچکی هستند که به ماهیچه‌ی قلب کمک می‌کنند تا در زمان پمپاژ خون، کارایی بهتری داشته باشد.

هدف محققان از مطالعه‌ی جدید، بررسی ساختار بافت تورتیغه‌ای‌شده در سایر میمون‌های بزرگ انسان‌نما بود. آن‌ها دریافتند که ساختار قلب دیگر میمون‌های بزرگ نیز با شامپانزه‌ها یکسان است. در مقابل، انسان‌ها دیواره‌ای صاف در بطن چپ خود دارند. این تفاوت به‌ویژه در پایین بطن چپ، بسیار آشکار است. در بخش پایینی بطن چپ، صافی قلب انسان تقریباً چهار برابر بیشتر از میمون‌های بزرگ است.

نتایج بررسی قلب‌ها شگفت‌انگیز بود. کمترین میزان تورتیغه‌ای‌شدن در قلب انسان‌ها دیده می‌شود، اما در زمان انقباض، پیچش و چرخش در بخش پایینی قلب انسان، بسیار بیشتر بود. در مقابل، میمون‌های انسان‌نما، با قلب‌های به‌ شدت تورتیغه‌ای‌شده، حرکت کمتری را به نمایش گذاشتند.

محققان عقیده دارند که قلب انسان، از ساختار تورتیغه‌ای‌شده که در سایر میمون‌های بزرگ دیده می‌شود، تکامل یافته تا توانایی پیچش و انقباض خود را به شکل کارآمدتری افزایش دهد. این پیچش افزایش‌یافته، همراه با دیواره‌های صاف بطن، احتمالاً به قلب انسان امکان می‌دهد که با هر ضربان، مقدار بیشتری از خون را پمپاژ کند. این امر، نیاز به فعالیت فیزیکی بیشتر و مغز بزرگ‌تر ما را تأمین می‌کند.

یافته‌های مطالعه، فرضیه‌ی یکسان‌بودن و تشابه ساختار قلب در تمام پستانداران را به چالش می‌کشد. در عوض، تفاوت‌های ظریف اما حیاتی در آناتومی و عملکرد قلب، در پاسخ به چالش‌های محیطی منحصربه‌فرد پدیدار شده‌اند.

مطالعه‌ی جدید محققان، راز تکامل قلب انسان را آشکار می‌کند. اما پژوهش در زمینه‌ی تحلیل قلب میمون‌های بزرگ انسان‌نمای در معرض خطر انقراض، همچنان ادامه دارد. متأسفانه، علت اصلی مرگ در میمون‌های بزرگ در اسارت، بیماری‌های قلبی عروقی است.

برخلاف انسان‌ها، به نظر نمی‌رسد که میمون‌های بزرگ دچار بیماری سرخرگ کرونری شوند. اما ماهیچه‌ی قلب آن‌ها تحت فرآیند فیبروتیک (ضخیم‌شدن یا فساد الیاف) قرار می‌گیرد که به انقباض ضعیف و حساسیت به آریتمی منجر می‌شود که مشکلی حیاتی در نظم ضربان قلب است. علت این بیماری ناشناخته مانده است، بنابراین، گروه محققان در پروژه بین‌المللی قلب نخستی‌سانان، فیزیولوژی قلبی عروقی میمون‌های بزرگ سراسر جهان را ارزیابی کردند تا به درک بهتری از این بیماری دست یابند.

پیش از پروژه‌ی کنونی، اطلاعات اندکی درباره‌ی فیزیولوژی قلبی عروقی طبیعی میمون‌های بزرگ انسان‌نما وجود داشت. مطالعه‌ی جدید از طریق همکاری با دامپزشکان، به داده‌هایی حیاتی دست یافته و درک ما از تکامل قلب انسان و همچنین، درک، تشخیص و مدیریت بیماری‌های قلبی عروقی در میمون‌های بزرگ را به شکلی حیاتی، بهبود بخشیده است.

یافته‌های مطالعه در مجله نیچر منتشر شده است.