图片来源：长颈鹿保护组织。在摄影旅行中，普通观察者眼中的长颈鹿是标志性、温顺的巨人，正取食金合欢树梢。但对心血管生理学家而言，长颈鹿却是一个活生生的液压悖论。
长颈鹿身高近六米，构成了巨大的工程挑战。要将血液逆重力泵送至长颈顶端的大脑，长颈鹿的心脏必须产生巨大的压力。
在人类中，120/80毫米汞柱的血压被视为正常。而长颈鹿要维持大脑处110/70的健康血压，其心脏必须以惊人的220/180毫米汞柱进行泵血。
若人类拥有如此高的血压，将遭受心力衰竭、肾衰竭和血管破裂。我们的脚踝会因液体被挤出静脉渗入组织而肿胀。然而，长颈鹿显然安然无恙。
对某些研究者而言，理解它们如何在这种“不可能”的生理条件下生存，正成为一个关键研究领域，可能解锁高血压的新疗法——这种疾病每年夺走数百万人的生命。
弯曲而不折断的心脏
图片来源：Pxhere。在人类中，慢性高血压迫使心脏过度工作。左心室肌肉为防御而增厚，称为肥大。最终，这导致纤维化，心脏肌肉变得僵硬如疤痕。它丧失了放松和充血的能力，引发舒张性心力衰竭。
这种特定类型的心力衰竭占当今美国620万心力衰竭病例的近一半。
哈佛大学和加州大学洛杉矶分校的心脏病学家兼进化生物学家芭芭拉·纳特森-霍罗维茨（Barbara Natterson-Horowitz）发现，长颈鹿已找到基因变通方案。当她检查长颈鹿心脏时，发现尽管其左心室为承受压力而增厚，却不会变硬。
“你只需看一张逃跑的长颈鹿照片，”纳特森-霍罗维茨告诉《Knowable杂志》，“就会意识到长颈鹿已经解决了这个问题。”
秘密在于长颈鹿的基因组。研究者已识别出与纤维化相关的五个基因的突变。最有希望的线索是名为FGFRL1的基因。
在2021年中国西北工业大学（Northwestern Polytechnical University）的一项研究中，科学家使用CRISPR技术编辑小鼠DNA，引入FGFRL1基因的特定长颈鹿突变。随后，他们给小鼠用药诱导高血压。
“长颈鹿小鼠”维持了正常心脏功能，且纤维化和器官损伤显著少于普通小鼠，尽管血压很高。这表明长颈鹿对心血管损伤的抵抗力已硬编码在其DNA中，意味着我们可针对这些突变为人类开发未来的基因疗法。
“长颈羚”的物理学
维持长颈鹿生存的不仅是遗传学，还有极端的进化几何学。
多年来，科学家认为长颈鹿的长颈是其进化的主要驱动力，使其能够获取竞争者无法触及的食物。但长颈代价高昂。心脏的能量消耗与颈部高度成正比增加。
若设计一种拥有较短羚羊（如大羚羊）身体但长颈鹿颈部的动物——研究者称之为“长颈羚”（elaffe）的理论生物——结果将是能量灾难。
这种想象中的“长颈羚”，拥有大羚羊的下肢和延长的长颈鹿颈部，将消耗更多能量将血液从心脏泵送至头部。（Estelle Mayhew / 比勒陀利亚大学）
根据2025年发表在《实验生物学杂志》（Journal of Experimental Biology）上的一项研究，这种想象中的“长颈羚”将花费其总能量预算的21%仅用于驱动心脏。相比之下，真正的长颈鹿仅使用约16%。作为对比，静息人类仅使用约6.7%。
这种假设生物的要点是表明，这种“弗兰肯斯坦”生物的心血管能量成本根本不可行。这种生物能量学解释了化石记录中已可见的时间线，共同说明了长颈鹿祖先先进化出长腿，再进化出长颈。通过将心脏置于高跷般的长腿上，长颈鹿减少了心脏泵血至大脑的垂直距离。
从长颈鹿到长颈巨龙
这一切表明，任何生物的颈部长度在触及代谢上限前都有一个上限。但若如此，我们如何解释长颈恐龙？
虽然像梁龙（Diplodocus）或腕龙（Brachiosaurus）这样的巨型长颈恐龙确实存在，但流行媒体中的典型描绘很可能错误。像长颈巨龙（Giraffatitan）这样的蜥脚类恐龙，身高13米，将需要770毫米汞柱的血压才能到达大脑，几乎是普通哺乳动物的八倍。
考虑到长颈鹿可能接近陆地动物心脏到大脑高度的极限，这在物理上不可行。相反，恐龙几乎肯定不像长颈鹿那样从树顶取食。它们可能将颈部水平放置，像起重机的吊臂一样来回摆动以取食蕨类植物，使心脏和头部大致处于同一水平。
长颈巨龙可能并未像此插图中的姿势那样直立颈部。
天然抗荷服与晕厥问题
高血压引发两个截然不同的问题：将血液泵送至头部，以及管理压力猛然冲击腿部。
在重力作用下，长颈鹿的腿部理论上应充满液体而肿胀，类似于高血压人类患者所见的水肿。丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）的心血管生理学家克里斯蒂安·阿尔克亚（Christian Aalkjær）研究了为何这不会发生。
事实证明，长颈鹿穿着生物“支撑袜”。阿尔克亚的研究显示，它们下肢拥有致密结缔组织的紧密包裹，压缩组织并防止液体积聚。
他的研究表明，除这种压缩外，长颈鹿膝盖附近还有厚壁动脉。这些可能充当流量限制器，在压力到达小腿前减弱压力。长颈鹿甚至可能根据需要开闭动脉以调节小腿压力。
“想象长颈鹿静立时，正关闭膝盖下方的括约肌，这很有趣，”阿尔克亚告诉《Knowable杂志》，“但我们并不知道。”
然后是饮水问题。当长颈鹿低头饮水时，重力应导致血液涌向大脑，引发中风。当它抬头时，血液应涌出，导致晕厥——就像你快速起身时感到的头部晕眩，但程度巨大。
为应对这一点，长颈鹿拥有精密的阀门和储血系统。当头部低下时，颈静脉膨胀，储存超过一升血液，防止其压垮心脏。当头部抬起时，储存的血液被泵回系统以维持压力，防止晕厥。
将进化应用于医学
那么，这对人类意味着什么？
高血压是一场重大全球健康危机。据估计，美国半数成年人患有高血压，常无症状。它是中风和心脏病的主要风险因素，而心脏病是美国的主要死因。
且负担并非均等。非裔美国人和西班牙裔成年人比亚裔或白人成年人更容易患高血压。此外，子痫前期——妊娠期高血压——在非裔美国女性中更为常见。
纳特森-霍罗维茨目前正在研究怀孕长颈鹿，尽管血压高，它们似乎对子痫前期免疫，以观察其胎盘适应是否能为孕产妇健康提供线索。
虽然我们尚不能开具“长颈鹿药丸”，但这项研究打开了新大门。
- 基因疗法：FGFRL1的发现表明，即使血压保持高位，预防心脏硬化（纤维化）也是可能的。
- 压缩疗法：理解长颈鹿的“天然袜子”验证了压缩疗法用于静脉功能不全和水肿的效用。
- 药物开发：长颈鹿在血小板激活通路方面有变异，可防止凝血——这是人类高血压的常见副作用。
“尽管某些适应可能与人类高血压无关，但它们可能帮助生物医学科学家以新方式思考问题，并为这一过于常见的疾病找到新方法，”纳特森-霍罗维茨指出。
目前，人类必须依赖既定方法：限制钠摄入、维持睡眠规律和锻炼。但从长远来看，草原最高居民的基因图谱或许能引领我们找到治愈方法。
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