Säugetiere, vom mächtigen Blauwal bis zur winzigen Spitzmaus, bewohnen fast jeden Winkel unseres Planeten. Ihre bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Umgebungen fasziniert Wissenschaftler schon seit langem, wobei jede Art einzigartige Merkmale entwickelt, um zu überleben und zu gedeihen.
Trotz dieser enormen biologischen Vielfalt glaubte man bis vor kurzem, dass die Struktur und Funktion des Herzens bei allen Säugetieren gleich sei. Doch die Forschungen meiner Kollegen und mir zeigen, dass das menschliche Herz ein Sonderfall ist und sich deutlich von den Herzen unserer nächsten Verwandten, den Menschenaffen, zu denen Schimpansen, Bonobos, Orang-Utans und Gorillas gehören, unterscheidet.
Warum also sind Menschen die Außenseiter?
Der Mensch hat sich vor fünf bis sechs Millionen Jahren von unserem letzten gemeinsamen Vorfahren, dem Schimpansen (Pan Troglodytes), abgespalten. Im Gegensatz dazu entwickelte sich beim Menschen die aufrechte Haltung, um mehr Aktivitäten ausführen zu können, wie zum Beispiel die Ausdauerjagd. Und wir haben erheblich größere Gehirne entwickelt.
Diese Veränderungen im menschlichen Körper waren mit einem viel höheren Stoffwechselbedarf verbunden, sodass mehr Blut in unsere Muskeln und unser Gehirn gepumpt werden musste. Unsere Forschung legt nahe, dass sich das menschliche Herz angepasst hat, um unsere aufrechte Haltung, unsere Bewegung und unser größeres Gehirn zu unterstützen.
In den letzten 10 Jahren haben wir weltweit Untersuchungen des Herzkreislaufsystems von Menschenaffen durchgeführt. Wir hatten das Glück, mit engagierten Tierärzten und Pflegepersonal in Großbritannien, Europa, Afrika und Asien zusammenarbeiten zu können. Ein wichtiger Aspekt dieser Untersuchungen war der Einsatz von Herzultraschall, mit dem wir die Struktur und Funktion des Herzens beurteilen können, wie groß es ist und wie sich der Muskel zusammenzieht, dreht und rotiert.
Unsere bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die Struktur des menschlichen Herzens von der des Schimpansen unterscheiden könnte. Mithilfe von Herzultraschall haben wir entdeckt, dass die linke Herzkammer – die Hauptpumpkammer des Herzens – bei Schimpansen Muskelbündel enthält, die in einem Netz angeordnet sind, das als „Trabekel“ bezeichnet wird.
Für unsere aktuelle Studie wollten wir untersuchen, ob Trabekel bei den anderen Menschenaffen vorhanden sind. Wir fanden heraus, dass dies der Fall ist. Im Gegensatz dazu hat der Mensch eine glatte Wand der linken Herzkammer. Dieser Unterschied ist besonders ausgeprägt am unteren Ende der linken Herzkammer, wo die Glätte des menschlichen Herzens fast viermal größer ist als die unserer Menschenaffenverwandten.
Unsere Forschung hat nicht nur strukturelle Unterschiede zwischen der linken Herzkammer des Menschen und der der Menschenaffen offenbart, sondern auch einen wichtigen Unterschied in der Funktion. Mithilfe einer speziellen Technik namens „Speckle-Tracking-Echokardiographie,„, das die Bewegung des Herzmuskels während der Kontraktion und Entspannung verfolgt, haben wir untersucht, wie sich der Muskel verdickt, verdreht, rotiert und verlängert.
Die Ergebnisse waren verblüffend. Menschen, die am wenigsten Trabekel haben, zeigten während der Kontraktion eine viel stärkere Verdrehung und Rotation an der Herzspitze (der Spitze des Herzens). Im Gegensatz dazu zeigten nichtmenschliche Menschenaffen mit ihren stark trabekulierten Herzen viel weniger Bewegung.
Wir glauben, dass sich das menschliche Herz von der bei anderen Menschenaffen beobachteten trabekulären Struktur weg entwickelt hat, um seine Fähigkeit zu verbessern, sich effizienter zu drehen und zusammenzuziehen. Diese erhöhte Drehbewegung, zusammen mit den glatten Ventrikelwänden, ermöglicht es dem menschlichen Herzen wahrscheinlich, mit jedem Schlag ein größeres Blutvolumen zu pumpen. Dies kommt den erhöhten Anforderungen unserer körperlichen Aktivität und unseres größeren Gehirns entgegen.
Unsere Forschung stellt die Annahme in Frage, dass die Herzstruktur bei allen Säugetieren gleich ist. Vielmehr sind als Reaktion auf einzigartige Umwelteinflüsse subtile, aber entscheidende Unterschiede in der Herzanatomie und -funktion entstanden.
Herzerkrankung
Während unsere aktuelle Forschung Licht auf die Evolution des menschlichen Herzens geworfen hat, gehen wir mit der Analyse der Herzen gefährdeter Menschenaffen weiter. Leider sind Herzerkrankungen die häufigste Todesursache bei in Gefangenschaft gehaltenen Menschenaffen.
Anders als Menschen scheinen Menschenaffen keine koronare Herzkrankheit zu entwickeln. Vielmehr erleidet ihr Herzmuskel einen fibrotischen oder verdickenden Prozess, der eine schlechte Kontraktion und eine Anfälligkeit für Arrhythmie verursacht, also ein Problem mit dem Rhythmus des Herzschlags. Die Ursache dieser Krankheit ist unbekannt. Daher haben wir bei der Internationales Primatenherzprojekt haben weltweit Untersuchungen zur Herz-Kreislauf-Physiologie von Menschenaffen durchgeführt, um die Krankheit besser zu verstehen.
Vor unserem Engagement war wenig über die normale Herz-Kreislauf-Physiologie von Menschenaffen bekannt. Durch die Zusammenarbeit mit Tierärzten konnten wir durch unsere Forschung wichtige Daten gewinnen, die unser Verständnis der Evolution des menschlichen Herzens sowie das Verständnis, die Diagnose und die Behandlung von Herzerkrankungen bei Menschenaffen deutlich verbessert haben.
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