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在人类的所有器官中，心脏对我们的重要性是不必要的。这个奇妙的器官不仅承载着我们生命的跳动，而且给了我们很多额外的情感寄托：当我们谈论爱时，我们可以说全心全意地爱某人；当你悲伤时，你可能会说你的心碎。。。虽然我们对心脏有这些美妙或悲伤的感觉，但从科学的角度来看，它的责任要单一得多。
可以说，心脏是最敬业的器官。为了使生命正常运转，它只是专注于完成我们体内的一项工作——保持跳动。作为人类最早开始发育的功能器官，心脏在怀孕四周后开始自发跳动。一般来说，健康的成年人每不到一秒就会跳动一次，每天需要跳动10万次左右。心脏通过这种节奏的跳动不断地泵入全身。
然而，心脏有一个500年的未解之谜，它与心脏的复杂结构有关。
众所周知，心脏可以分为四个简单的隔间——两个心室和两个心室。在心室内结构非常复杂的内表面，这种结构不同于大血管光滑的内皮，而是一些雪花状的网状肌肉组织。长期以来，这种奇怪的网状肌纤维结构在心脏中的确切功能及其遗传结构一直是个谜。
事实上，我们对肌肉纤维结构的理解可以追溯到16世纪。这种复杂的肌肉纤维网络被描绘在列奥纳多达·达芬奇的手中。达芬奇猜测，这种结构可能会加热流经心脏的血液。后来，这些结构被认为有助于为心脏的发育提供氧气；其他人认为它们可能是胚胎发育留下的残留物。
500年前，达芬奇绘制的心脏结构。| 图片来源：ic.ac.uk
500年来，人们一直不知道这种结构的真正功效。直到现在。
最近，《自然》杂志发表了一项新的研究，表明一组研究人员利用英国生物样本库中的基因信息进行了全基因组关联研究，并对心脏中神秘的肌纤维结构进行了形态分形分析。这项研究最终让我们意识到心脏中的肌纤维结构对人类健康有多重要，并确定了以前未知的功能。
在研究过程中，他们使用人工智能进行生物模拟，分析了25000名心脏病患者和1129名健康参与者的心磁共振成像扫描，以及相关的心脏形态和遗传数据。在扫描中，他们清楚地看到这些网状肌纤维结构是像分形一样重复的几何图形。
研究人员发现，这些结构的形式是心脏功能的一个重要决定因素，与心血管疾病的风险有明确的因果关系，它们确保血液在每次心跳时都能更有效地流动。他们将覆盖心脏表面的粗糙肌纤维结构比作高尔夫球上的小凹点，可以降低空气阻力，帮助球更进一步；这些肌纤维结构也使血液流动更有效。
布满小凹洞的高尔夫球。| 图片来源：
在这项研究中，他们发现了16个与血流动力学和细胞骨架分支调节相关的重要基因座，识别了6个区域，以及两个与神经细胞调节相关的区域，这表明在大脑发育过程中也可能有类似的功能机制。
本研究成功地回答了人类生物学中的一个古老的基本问题，大大提高了我们对这种网状肌纤维结构在心脏中的重要性的理解。此外，它对临床医学也具有重要意义。例如，在了解了肌纤维结构的不同分形图案会影响心脏衰竭的风险后，可以更好地帮助医学研究人员制定与某些脏病相关的早期干预和治疗方案，帮助研究人员更好地了解常见心脏病的发展，找到更好的治疗方法。
值得一提的是，尽管达芬奇在500年前在心脏中画出了这些复杂的肌肉结构，但直到现在我们才开始理解它们对人类健康的意义。研究人员认为，这完美地解释了跨学科合作的重要性——只有结合人工智能、遗传学、临床研究和生物工程。
随着大规模基因分析和人工智能的兴起，我们将在未来带来更多的惊喜，科学家们正在以前所未有的规模重启我们对生理学的理解。
参考来源：
https:/www.nature.com/articles/s41586-020-2635-8
https://www.ebi.ac.uk/about/news/press-releases/new-clues-to-mystery-about-the-human-hean-heartes-heartes-heartes-heartes-hean-heart
《人体简史》
