Enhanced stroke volume and divergence of the human left ventricle
यह अध्ययन एक अद्वितीय मानव बायां निलय (लेफ्ट वेंट्रिकुलर) फेनोटाइप की पहचान करता है जो एक लम्बे कक्ष, आनुपातिक रूप से अधिक कॉम्पैक्ट मायोकार्डियम और उन्नत एपिकल रोटेशन द्वारा अभिलक्षित है, जो मनुष्यों को चिंपांजी और रीसस मैकाक से अलग करता है और उनके असाधारण रूप से उच्च स्ट्रोक वॉल्यूम का आधार बनता है।
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मानव हृदय एक निरंतर पंप है, जो रक्त को वाहिकाओं के एक विशाल नेटवर्क के माध्यम से चलाने के लिए दिन-रात काम करता है। हमारे सबसे करीबी जीवित रिश्तेदारों, महान वानरों (ग्रेट एप्स) के बीच, मनुष्य उच्च ऊर्जा स्तरों को बनाए रखने की अपनी क्षमता के लिए विशिष्ट है। हमने बड़े मस्तिष्क, बेहतर सहनशक्ति और चलते समय अपने शरीर के तापमान को नियंत्रित करने की क्षमता विकसित की है, ऐसे गुण जो ऑक्सीजन की भारी मात्रा पहुँचाने में सक्षम हृदय प्रणाली की मांग करते हैं। यह उच्च प्रदर्शन मुख्य रूप से बाएं वेंट्रिकल (left ventricle) पर निर्भर करता है, जो हृदय का मुख्य पंपिंग चैंबर है। हर बार जब यह कक्ष सिकुड़ता है, तो यह रक्त की एक विशिष्ट मात्रा बाहर निकालता है, जिसे स्ट्रोक वॉल्यूम (stroke volume) कहा जाता है। हालांकि मनुष्यों और चिंपांजी की विश्राम अवस्था की हृदय गति समान होती है, लेकिन मनुष्य प्रत्येक धड़कन के साथ काफी अधिक रक्त प्रवाहित करते हैं। लंबे समय तक, वैज्ञानिक इस अंतर को जानते थे लेकिन उस विशिष्ट आकार या यांत्रिक व्यवहार को नहीं समझ पाए थे जिसने मानव हृदय को इस तरह की उपलब्धि हासिल करने में सक्षम बनाया। क्या यह केवल आकार का मामला था, या मानव हृदय ने काम करने का एक अनूक तरीका विकसित किया था जो अन्य प्राइमेट्स में नहीं है?
इसका उत्तर देने के लिए, शोधकर्ताओं ने तीन अलग-अलग समूहों से हृदय छवियों का एक विशाल संग्रह एकत्र किया: मनुष्य, चिंपांजी और रीसस मकाक (rhesus macaques)। इस अध्ययन में 121 स्वस्थ मनुष्य, अफ्रीका के अभयारण्यों में रहने वाले 143 चिंपांजी और प्यूर्टो रिको के तट पर एक प्राकृतिक द्वीप पर रहने वाले 110 रीसस मकाक शामिल थे। अल्ट्रासाउंड तकनीक का उपयोग करके, टीम ने धड़कते हुए हृदयों की विस्तृत द्वि-आयामी (two-dimensional) फिल्में बनाईं। उन्होंने कक्षों के आकार, मांसपेशियों की दीवारों की मोटाई और हृदय के पंप करते समय उसके मुड़ने और खिंचने के तरीके को मापा। इन मापों का एक साथ विश्लेषण करके, वैज्ञानिक प्रत्येक प्रजाति के समग्र "फेनोटाइप" (phenotype), या प्रत्येक के हृदय के पूर्ण भौतिक और कार्यात्मक चरित्र को देख सके।
परिणामों ने एक स्पष्ट विकासवादी पथ का खुलासा किया। रीसस मकाक, जो एक विकासवादी आउटग्रुप (evolutionary outgroup) के रूप में कार्य करते हैं, शरीर के आकार के सापेक्ष छोटे हृदय रखते थे जो तीव्र, तीक्ष्ण गतिविधियों के साथ संकुचित होते थे। चिंपांजी और मनुष्यों ने मोटे दीवारों और चौड़े कक्षों वाले बड़े वेंट्रिकल्स की ओर एक बदलाव साझा किया, लेकिन मानव हृदय ने इस अनुकूलन को एक कदम आगे बढ़ाया। मानव बाएं वेंट्रिकल ने एक विशिष्ट आकार विकसित किया जो गोल होने के बजाय अधिक लंबा और विस्तृत है। इसमें सघन, सघन मांसपेशियों का भी अधिक अनुपात है और हृदय के सिरे पर अधिक प्रभावी ढंग से घूमने और मुड़ने की एक अनूठी क्षमता भी है। गुणों का यह विशिष्ट संयोजन मानव हृदय को इतनी शक्ति और दक्षता के साथ निचोड़ने की अनुमति देता है जो प्रति धड़कन रक्त की एक बड़ी मात्रा उत्पन्न करता है।
अध्ययन ने पुष्टि की कि मानव हृदय का यह अनूठा डिज़ाइन सीधे तौर पर हमारे उच्च स्ट्रोक वॉल्यूम से जुड़ा हुआ है। जबकि चिंपांजी और मनुष्य दोनों के मकाक की तुलना में बड़े हृदय होते हैं, केवल मनुष्यों के पास ही यह विशिष्ट व्युत्पन्न फेनोटाइप (derived phenotype) है जो पंपिंग क्षमता को अधिकतम करता है। शोधकर्ताओं ने गोरिल्ला और बोनोबो की एक छोटी संख्या का भी परीक्षण किया, जो व्यापक प्राइमेट रुझानों के अनुरूप पैटर्न में आए, जिससे यह पुष्ट हुआ कि मानव हृदय पूर्वज प्राइमेट ब्लूप्रिंट से काफी भिन्न हो गया है। यह कार्य सुझाव देता है कि मानव हृदय केवल बड़ा नहीं हुआ; इसे हमारी प्रजाति की तीव्र चयापचय मांगों को पूरा करने के लिए मौलिक रूप से पुनर्गठित किया गया था, जिससे एक ऐसा पंप बना जो हमारे निकटतम रिश्तेदारों से भी संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से भिन्न है।
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