哺乳动物与4亿年前的鱼共享控制心脏的机制

根据一项新的研究，原始的空气呼吸鱼，其直接祖先最早出现在4亿年前，显示出控制心脏的机制，这种机制以前被认为只在哺乳动物中发现。

哺乳动物呼吸时心率增加，呼气时心率减少 - 称为呼吸性窦性心律失常(RSA)的心肺呼吸过程。许多科学家认为这个过程及其潜在的控制机制只是哺乳动物，但目前的研究质疑这一假设。

英国和巴西的科学家研究了南美洲的肺鱼Lepidosiren paradoxa，发现在呼吸过程中使这种原始脊椎动物控制血流的系统与哺乳动物中发现的相似。

龙鱼是一群古老的叶鳍鱼类(Dipnoi类)的成员，具有源于大约4亿年前的泥盆纪时期的连续化石记录。这是第一批脊椎动物爬上陆地以产生两栖动物和成千上万的爬行动物，鸟类和哺乳动物的时代。

肺鱼具有原肺和原生四肢，是呼吸空气脊椎动物进化过程中最早的阶段。它们栖息在热带淡水池和缓慢流动的河流中，这些河流通常含有非常低水平的溶解氧，并且在干燥季节可能会消失。

肺鱼与陆地脊椎动物具有周期性呼吸模式，定期上升到水面，以使其肺部呼吸器官通风，并且在干旱期间完全依赖这些肺来吸收氧气。

由伯明翰大学和圣保罗联邦大学(UFSCar)的专家在圣保罗领导，国际团队在科学进展中发表了他们的研究成果。

来自伯明翰大学的泰德泰勒教授说：“当肺鱼在水面上吞下空气时，它们的心率会立即增加 - 这表明血液会转移到生物的肺部。

“这是可能的，因为动物有一个不分开的心脏，使得转移到肺部的血液比例变化;与哺乳动物不同，因为我们有一个完全分开的心脏，每次心跳时，等量的血液分别泵入肺部和身体。

“我们的研究在肺鱼中建立了明确的功能，即在每次空气呼吸期间最大限度地吸收氧气，从而增加心率，这在哺乳动物中尚未明确证实RSA。这表明它可能是它们与古代两栖祖先相关的遗迹。 “

泰勒教授补充说：“肺鱼有一个相对复杂的控制系统，可以产生这些呼吸相关的心率变化，具有预测哺乳动物所描述的特性。

“我们发现，这些神经细胞包括多个神经细胞位置，这些神经细胞通过绝缘纤维支配心脏神经细胞，导致快速冲动，对每次呼吸都会产生瞬间心脏反应。”

这个例子描述了一条鱼，它具有控制心率变化的高度进化系统的古老谱系，这表明它的进化必然与原始脊椎动物肺部的空气呼吸的出现有关，而不是后来出现的哺乳动物。

这种理解质疑了一些生物医学生理学家和许多心理生物学家对哺乳动物的首要地位的假设，证明了早期的“原始”机制并不一定简单。

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