「榕哥烙科」第383期：心臟是心形的？不，是麵條形的

「本文來源：中國數字科技館」

心形在全世界人民心中

一直是愛情和浪漫的象徵。

可是你知道嗎？

心形和心臟的形狀其實半點關係也沒有，

比較有依據的傳說裡

心形是來源於女性臀部曲線的象徵。

那麼真正的心臟是什麼形狀呢？

嗯，大概就像腰帶面吧。

沒錯，

其實心臟並不是我們大部分人所以為的

由兩心房兩心室的四個獨立腔室

組合而成的整體，

它更像是一根

由長長寬面捲起來的一個物體，

這個形狀就是莫比烏斯帶，

也叫莫比烏斯環。

喏，就是這東西。

中國科技館的經典展品。

莫比烏斯帶由

德國數學家莫比烏斯和約翰·李斯丁

於1858年發現。

這個結構非常簡單，

就是把一根紙條扭轉180°後，

兩頭再粘接起來做成的紙帶圈。

普通的紙帶有兩面，

而莫比烏斯帶只有一個面，

如果有一隻小螞蟻沿著紙帶的中線

一直爬一直爬，

就能夠不必跨越紙帶的邊緣

而經過整個曲面。

莫比烏斯帶是一個非常美妙的數學結構，

在生活中也有很多應用，

比如說機械傳送帶做成這種形狀，

就可以做到均勻的磨損，

而不是一直磨損一面。

那麼心臟又是怎麼捲起來的呢？

首先咱們必須更正一下，

“寬面”的正確叫法應該是“心肌帶”，

這條心肌帶並不是只扭轉一次，

而是扭轉了三次之後才形成了我們看到的

一個下邊小、上邊大的一個類圓錐體。

而科學家發現心臟的秘密

也不過是這數十年間的事。

對牛心的解構

早在16世紀就有人發現了

心臟整體的圓錐形態。

但是，為什麼心臟能跳動？

心臟形態和功能之間的關係

在之後的500年裡一直是個迷，

這個難題也曾被稱為

解剖學的戈耳狄俄斯之結，

形容這是比登天還難的一個難題。

到了17世紀，

英國醫生威廉·哈維發現了迴圈系統，

並將心臟和肺

接入了整個迴圈系統的閉環中。

他認為，人類的心臟是一塊同質的肌肉，

包含4個腔室，

心肌收縮時排出血液，放鬆時充滿血液。

儘管哈維因此被視為迴圈系統之父，

他的教條也被寫進一代代教科書中，

但是他的理論仍有一些矛盾之處。

直到大概50年前，

西班牙醫生Torrent-Guasp

終於解開這個堪比登天難度的“心結”。

他發現，心臟就像一條筋道寬面一樣，

透過一些螺旋形態組成了心臟。

這條寬面就是心肌帶。

心肌帶的螺旋結構遍佈在

哺乳動物和鳥類的心臟中，

而螺旋線本身在大自然中也很常見，

貝殼、松果、向日葵都含有螺旋線。

這種螺旋線很像我們日常的“擰毛巾”，

心臟的跳動其實就是以“擰毛巾”的方式

實現收縮和舒張的。

至於為什麼我們的心臟是這個樣子的，

Torrent-Guasp也給出了假說，

認為人類心臟的原始版本

是10億年前的一條蟲，

沒有心室和心房，

只能透過蠕動的方式使體液在全身流動；

4億年前，

演化成魚的“小蟲”

終於有了一顆1。0版本的心臟，

這個古老的心臟有一個泵血的心室；

2億年前，

魚類的心臟系統升級到2。0版本，

演化到爬行動物心臟時，

出現了心室和心房；

再後來出現了哺乳動物那種

絞得更加複雜的心臟。

更有趣的是，

人類胚胎髮育最初的幾十天中

就是從蟲到魚類心臟、到爬行動物心臟、

再到哺乳動物心臟的演變。

看來我們奇妙的身體

是濃縮了多少年生物演化的精華啊。

當然榕哥得明確，

這個觀點目前還只是假說，

還需要更多研究來支援。

從左到右：魚（鯉魚）、兩棲動物（青蛙）、爬行動物（蛇）、鳥類（鴿子）和哺乳動物（兔子）的心臟比較。

不過不管怎麼說，

心臟作為人體最精密的器官之一，

裡面有大量秘密需要我們研究，

也值得我們研究。

沒準哪天還能仿生出

基於心臟原理的新裝置，

徹底改變我們的生活呢。