心脏的分化

心脏跳动不已,血液长流不歇的潜能来自于哪里?蜻蜓、蝴蝶、蚂蚁的心脏是单腔收缩囊,没有分化出心房和心室。鱼类的心脏分化出了两个腔——心房和心室,形状像管子,成为“单循环心脏”。青蛙的心脏分化出三个腔,一个心房、两个心室,完成一次血液循环需要经过心脏两次,称“双循环”,但动静脉血难以“清浊”分流,只能成为过渡式心脏。到了哺乳动物,则分化出四个腔,心脏分化完毕,具有两个心房和两个心室,这时的心脏是“完全双循环”,或称“复合式心脏”。这种高度进化的人类心脏与其他生物简单心脏结构相比,具有一个明显的优势:能将带有二氧化碳及其他代谢废物的静脉血送到清洗机——肺部,再将富含氧气和营养物质的动脉血由心脏送至身体其他部位,而不必将动静脉血混合起来。

也就是说,心脏左侧装满动脉血,“纯净”的富含氧气的动脉血从心脏左侧射出,输送到全身,随时给各个器官、组织以氧和能量。而鱼类的人类心脏没有分开的心室,无法将动静脉血分开,所以只能将50%纯度的血液输送到全身。因此,高度进化的人类心脏使我们能够更有效地利用能量,从而不必守着食物源而做许多其他工作,而鱼类则必须生活在能量来源地,不停地吃。但是,高效率的心脏带来的负面效应就是让人类能够轻易地储存多余的能量,而造成多余的脂肪。

心脏的作用如此重要,它当然是最先发育的器官。在胚胎发育中,心脏是最先成形的,受精后第18－19天,心脏就略见雏形,这是因为胚胎需要摄取营养、排泄废物,所以早早就需要心血管系统的协助。此时,有一些细胞向胚胎两侧移动,像皱褶一样聚集,这就是心脏的原形。在接下来几天内,这两个皱褶向中央移动,渐渐融合成为一个筒状物,就如同鱼类的心脏一样,并开始蠕动性收缩。然后从筒状的管子经过曲折揉捏、内部分隔的过程,从一个心室到两个心室,到胚胎第8周,四腔心就已经形成。到妊娠3个月末,胎儿心脏的发育就基本定形了,外形也基本形成。可见,胎儿时期心脏的分化发育正重演了一次心脏进化的历史。