鼩鼱的靜息心率可以達(dá)到每秒17次，相當(dāng)于每分鐘1020次。相比之下，人類的平均靜息心率大約是每分鐘60到100次，這使得鼩鼱的靜息心率大約是人類的10-17倍。

到目前為止，這些小型哺乳動(dòng)物如何達(dá)到如此極端的靜息心率一直是個(gè)謎，但剛剛發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究揭示了這個(gè)謎團(tuán)。

博士后威廉·喬伊斯(William Joyce)在奧胡斯大學(xué)(auus University)和凱文·坎貝爾(Kevin Campbell)教授(之前隸屬于奧胡斯大學(xué)，現(xiàn)在在加拿大馬尼托巴大學(xué))領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組，研究了心臟蛋白“心肌肌鈣蛋白I”的進(jìn)化變化是如何使鼩鼱達(dá)到異常高的靜息心率的。

“我們發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)心臟放松時(shí)間的心臟蛋白質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵部分在鼩鼱和密切相關(guān)的鼴鼠身上缺失了。這種進(jìn)化上的損失永久地消除了心臟放松的剎車，使他們的心臟跳動(dòng)得更快，”喬伊斯解釋說，他現(xiàn)在在西班牙卡洛斯三世國家心血管研究中心(CNIC)工作。

缺失的DNA區(qū)域

這種蛋白質(zhì)在心臟收縮時(shí)結(jié)合鈣離子的能力中起著至關(guān)重要的作用。鈣離子是心肌收縮所必需的，因此對(duì)心臟功能至關(guān)重要。

在其他哺乳動(dòng)物中，這種蛋白質(zhì)含有兩種特定的絲氨酸氨基酸，當(dāng)心臟受到腎上腺素等激素的刺激時(shí)，它們會(huì)被暫時(shí)修飾，腎上腺素是在壓力或身體活動(dòng)中釋放出來的。這種改變有助于心臟肌肉纖維在收縮后更快地釋放鈣離子，使心臟肌肉更快地放松，使心臟有更多的時(shí)間在搏動(dòng)之間充滿血液。

然而，在鼩鼱身上發(fā)生了進(jìn)化變化。

“在鼩鼱的早期祖先中，編碼兩條絲氨酸的DNA區(qū)域失去了活性。這意味著即使在動(dòng)物休息的時(shí)候，這種蛋白質(zhì)也會(huì)像被腎上腺素激活一樣發(fā)揮作用，從而使鼩鼱的心率達(dá)到極限，”坎貝爾解釋說。

蝙蝠描繪了進(jìn)化過程連路徑

研究人員還研究了蝙蝠的心臟蛋白，蝙蝠和鼩鼱一樣，心率可以達(dá)到每分鐘1000次以上。這讓他們更好地理解了高心率的能力是如何進(jìn)化的。

“我們的分析表明，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)形成時(shí)，一些蝙蝠物種可以跳過編碼兩種絲氨酸氨基酸的基因部分。古代鼩鼱和鼴鼠可能有同樣的能力，進(jìn)化逐漸使它們的肌鈣蛋白I完全失去了這個(gè)區(qū)域。這使它們能夠進(jìn)化出更高的心率，”坎貝爾解釋說。

研究小組的下一個(gè)目標(biāo)是探索如何將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為生物醫(yī)學(xué)。喬伊斯說:“這意味著復(fù)制肌鈣蛋白I的剪接，就像在蝙蝠、模式生物和潛在的最終在人類心臟中觀察到的那樣，以模仿有益的效果。”