【編者按】
《瘋狂的心臟》是一本關(guān)于心臟的自然史。作者從各種動物的心臟入手，講述了它在漫長生命史上的進(jìn)化歷程。為什么長期以來人們都認(rèn)為心臟是靈魂、愛及其他情感的源泉？它有什么特別的地方？作者從動物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)以及再生醫(yī)學(xué)等前沿技術(shù)的角度探討這一問題，幫助我們重新理解心臟在生命進(jìn)化和人類社會中所起到的作用。本文摘編自該書第四章。
當(dāng)一只昆蟲的體型增大時，其對氧氣的需求增長與其體長增長的立方成正比，但其體內(nèi)供氧器官的增長只與體長增長的平方成正比……因此，魔斯拉體內(nèi)還得再長出許多根氣管，才能讓它擁有充足的氧氣供應(yīng)?！~克爾·拉巴貝拉，《電影怪物的生物學(xué)》（The Biology of B-Movie Monsters）
在上文中我們講到過循環(huán)系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)相互配合的關(guān)系，當(dāng)你知道許多無脊椎動物（尤其是絕大多數(shù)的昆蟲）其實(shí)不用循環(huán)系統(tǒng)攜帶氧氣和二氧化碳時，你可能會感到吃驚。它們通過被稱為氣門的小孔吸入富含氧氣的空氣，然后讓空氣經(jīng)由一連串越來越細(xì)的管道（氣管和微氣管），最終抵達(dá)身體組織?？諝馀懦龅倪^程和吸入過程相反，此時氧氣已被吸收，二氧化碳取而代之。氧氣吸收和二氧化碳排出的途徑都是擴(kuò)散作用。
這套氣管系統(tǒng)能夠解釋為什么許多昆蟲在沒有其他動物那樣的循環(huán)系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)相配合機(jī)制的情況下，依然能維持活躍（甚至有時候過度活躍）的生活方式。有意思的是，昆蟲的循環(huán)系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)或許也曾一度互相配合工作過。有些昆蟲（如石蠅）的血淋巴中就有攜帶氧氣的血藍(lán)蛋白，這說明某些古老昆蟲種類（基群）的血液可能還要負(fù)責(zé)氣體交換，但在后來的進(jìn)化過程中，氣門接手了這項(xiàng)工作，于是血液失去了這個功能。在另一項(xiàng)研究中，人們發(fā)現(xiàn)蝗蟲胚胎的血淋巴中存在含銅的血藍(lán)蛋白，但在孵化后的發(fā)育過程中，血藍(lán)蛋白又消失了，這也成了支持該理論的另一個證據(jù)。
除此以外，昆蟲的循環(huán)系統(tǒng)如此特殊還有另外一個非常令人意想不到的原因——它們沒有心臟。
沒有心臟，循環(huán)系統(tǒng)該如何工作呢？和鱟等許多擁有開管循環(huán)系統(tǒng)的動物一樣，每只昆蟲都有一條背血管，沿著昆蟲的身體中線縱跨全身，上面開有心門，也就是我們上一章中在鱟的心臟上見過的血液入口。因此，這條背血管自己就差不多具備了心臟的功能，富含營養(yǎng)物質(zhì)的血淋巴從心門流入，在肌肉組成的血管壁收縮時排出。血淋巴離開背血管后就會流入全身的血腔，與大腦和各個主要器官接觸。然后，血淋巴繼續(xù)流向身體后部，將營養(yǎng)帶給后端的器官，同時將代謝廢物運(yùn)輸至排泄系統(tǒng)， 再從消化系統(tǒng)那里“裝配”新一批營養(yǎng)物質(zhì)。最后，在身體的運(yùn)動以及位于翅、觸角、附肢等器官內(nèi)的另一些“小心臟”的幫助之下，血淋巴回到背血管，在兩次收縮之間心門開放的時候重新流入。
器官系統(tǒng)的“一專多能”在昆蟲身上還有一個實(shí)際的體現(xiàn)。在背血管收縮時，其內(nèi)部產(chǎn)生的壓力還可以幫助昆蟲維持身體形狀，輔助運(yùn)動、繁殖、蛻皮（脫去外骨骼）和孵化等行為。同時，這個開放系統(tǒng)也具有循環(huán)系統(tǒng)的一個更為傳統(tǒng)的功能，即為機(jī)體提供備用能量。昆蟲有一個化學(xué)能“倉庫”，叫作脂肪體，循環(huán)系統(tǒng)能將其中儲存的能量帶到器官，在昆蟲進(jìn)行飛行等耗能行為時，滿足器官的代謝需求。
但其實(shí)上文講解的循環(huán)系統(tǒng)還是太過籠統(tǒng)了。昆蟲綱（以及從中單分出來的另一個規(guī)模較小的綱，下文將這兩個綱合稱為昆蟲類）有將近100萬個已知的物種，許多物種的循環(huán)系統(tǒng)也有令人費(fèi)解的差異。其中一例就出現(xiàn)在昆蟲類的一個基群——雙尾蟲（雙尾目）身上。雙尾蟲的背血管中有一種特殊的瓣膜，可以讓血液在其中改變流向。我們在之前講解人心臟瓣膜脫垂時說過，血液倒流是人體的絕對禁忌，但對雙尾蟲來說，可以雙向流動的血淋巴能夠更有效地到達(dá)頭尾兩端。大多數(shù)昆蟲的背血管都很難把血淋巴泵到身體的一些“遠(yuǎn)端”（比如附肢、翅或者觸角），雙尾蟲卻進(jìn)化出了這種獨(dú)特的解決辦法。其他昆蟲更為普遍的做法是退而求其次，在這些“遠(yuǎn)端”的器官中進(jìn)化出了幾個輔搏器（上文提到過的“小心臟”）。輔搏器是肌肉組成的小“泵”，里面沒有真正心臟的各種“零件”，只能輔助血淋巴進(jìn)入長而中空的器官，如附肢、翅和觸角。要是沒有輔搏器，這些器官內(nèi)部的血供可能就難以保持充足了。有意以此為論文課題的昆蟲學(xué)專業(yè)學(xué)生請注意：關(guān)于輔搏器的工作原理，人們還有許多沒弄清楚的地方。
雙尾蟲
血淋巴流入昆蟲的開管循環(huán)系統(tǒng)之后，它們要如何防止血淋巴倒流呢？通過雙尾蟲的例子你可能也看得出來，開管循環(huán)系統(tǒng)防止血淋巴倒流的機(jī)制和閉管循環(huán)系統(tǒng)基本上差不多。而不少容易積存污水的地下室中也在使用同樣的一套機(jī)制。
不管在哪兒，這套機(jī)制的起點(diǎn)都是一個泵。這個泵可以是一根能收縮的背血管，可以是一顆心臟，也可以是地下室污水泵里的電動馬達(dá)。污水泵的原理和動物心臟的原理一樣，把能量（污水泵用的是電路或電池中的電能）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（污水泵中為電動馬達(dá)的運(yùn)動，比如扇葉轉(zhuǎn)動）。轉(zhuǎn)化來的機(jī)械能可以用來做功，比如讓水坑里的污水克服重力被抽走。地下室里總有這樣的坑，污水可能出于各種稱不上令人愉快的原因積存在里面。如果水泵的力量夠強(qiáng)，污水就能被水泵抽上來，通過管道排放到你鄰居家的院子里。如果你把電源斷掉，或者污水離水泵太遠(yuǎn)，重力就會把污水重新往下拉。但如果你的水泵品質(zhì)好，水就不會流回地下室，這是因?yàn)樗美镅b配有閥門，讓水只能往外側(cè)一個方向流動。
所以，血管也是這個樣子的嗎？
本質(zhì)上確實(shí)是這樣的，只不過它不會把血液送到你鄰居家的院子里，你身體里也不會有地下室里的坑罷了。
在上文中我們講到過，和脊椎動物相對統(tǒng)一的心臟相比，無脊椎動物的“循環(huán)系統(tǒng)泵”在形態(tài)和功能上差異巨大。把血液泵出至全身的器官可以是蚯蚓那種膨大的、能搏動的血管，可以是鱟那種管狀的心臟，可以是囊舌蟲那種囊狀的心臟，也可以是蝸牛那種具有多個腔的心臟。有些無脊椎動物（如頭足綱的槍烏賊）甚至擁有閉管循環(huán)系統(tǒng)，其中包含多個心臟，結(jié)構(gòu)和功能各不相同。我們在書中無法盡述所有動物的循環(huán)系統(tǒng)，因此只能挑出幾個耐人尋味的實(shí)例來講講了。
嚴(yán)格來說，蚯蚓及其他環(huán)節(jié)動物門的動物沒有心臟。它們有5條能夠搏動的血管，被稱為動脈弓、假心臟或者圍食道血管（如此命名是因?yàn)檫@些血管圍繞著食道）。和昆蟲一樣，蚯蚓的循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)之間沒有重合的部分，也就是說，蚯蚓的血淋巴不會攜帶氧氣和二氧化碳。環(huán)節(jié)動物沒有管道式的呼吸系統(tǒng)供氣體通行，它們通過薄而潮濕的皮膚直接與外界進(jìn)行氣體交換，這一過程叫作皮膚呼吸。請注意，正因?yàn)轵球就ㄟ^皮膚進(jìn)行呼吸，所以它們在充滿雨水的泥土中是會溺死的。這就是為什么在下雨的晚上，它們寧可冒著被早起的鳥兒或者漁民捕獲的風(fēng)險，也要鉆出泥土，跑到外面。
進(jìn)行皮膚呼吸的動物通常皮膚上都有一層黏液，空氣中的氧氣通過擴(kuò)散作用透過表面的表皮層，進(jìn)入一層復(fù)雜的毛細(xì)血管網(wǎng)，進(jìn)而深入下方的真皮層。透過真皮層后，充滿氧氣的血液會流進(jìn)一條更粗的、覆蓋動物全身的背血管。背血管有規(guī)律地收縮，推動血液前行至動脈弓。動脈弓互相平行，環(huán)繞著環(huán)節(jié)動物身體的前端，并以一種同步的、海浪般的方式順次收縮。這種收縮方式叫作蠕動。你的食道把食物向下推，胃攪動食物，小腸推動食物在其中運(yùn)動，這些運(yùn)動方式都屬于蠕動。
在蚯蚓體內(nèi)，蠕動收縮還會把充滿氧氣的血液向下推，使其流入腹血管。流入腹血管的血液進(jìn)而分散進(jìn)入毛細(xì)血管，流向全身的器官。最終，耗盡氧氣的血液再通過毛細(xì)血管網(wǎng)匯總到背血管，在蚯蚓體內(nèi)完成一次閉合式循環(huán)——這種血液循環(huán)方式也讓蚯蚓成了擁有閉管循環(huán)系統(tǒng)的無脊椎動物經(jīng)典實(shí)例。
如今，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多證據(jù)，證明脊椎動物的心臟很可能就是從動脈弓這種蠕動的血管進(jìn)化而來的。不過，脊椎動物的心臟肯定不是由今天的蚯蚓體內(nèi)那種循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)化來的，這毋庸置疑。
槍烏賊、章魚等頭足綱的動物沒有5根一模一樣的動脈弓，但其心臟也不是“獨(dú)生子”，而是“三胞胎”。“三胞胎”中的前兩顆被稱為鰓心，用來接收從全身流回的缺少氧氣的血液。鰓心收縮，缺少氧氣的血液就會被推入鰓。鰓從周圍的海水中獲取氧氣。血液重新充滿氧氣后離開鰓心，進(jìn)入“三胞胎”中的第三顆，即體心臟——只有它才能把血液泵至全身。閉管循環(huán)系統(tǒng)的工作效率高，很可能是在進(jìn)化過程中對頭足綱動物典型的好動習(xí)性做出的適應(yīng)。頭足綱動物頭腦聰明，借助噴氣推進(jìn)的方式前進(jìn)，還擁有高超的捕獵技術(shù)，因此和體型相仿卻“好逸惡勞”的諸多生物比起來，它們需要的氧氣量更大。
說到這里，我應(yīng)該提醒你，許多不專門從事科學(xué)的人在談及動物界的時候常常會犯一個錯誤。觀察到昆蟲、蚯蚓和槍烏賊循環(huán)系統(tǒng)的天壤之別后，人們很容易判定某種動物的循環(huán)系統(tǒng)“優(yōu)于”其他動物，同時認(rèn)為所有動物的器官系統(tǒng)和人類相比都是“低等”的。在20世紀(jì)中葉以前，就連許多科學(xué)家都這么想。也正因如此，早期的科學(xué)文獻(xiàn)不管討論什么話題，里面都充滿了人類“征服”或者人類“到達(dá)巔峰”之類的溢美之詞。但我們不應(yīng)該把非人類生物的循環(huán)系統(tǒng)自動看作“二流的”或“有缺陷的”，反而應(yīng)該意識到每種生物的循環(huán)系統(tǒng)在功能上都是平等的，每一種循環(huán)系統(tǒng)都經(jīng)歷了上億年的演變，能夠滿足其主體對營養(yǎng)、代謝廢物和氣體的交換需求，也能適應(yīng)其主體棲息地的環(huán)境條件。
還有一點(diǎn)，所有的器官系統(tǒng)都是不完美的。大多數(shù)都只是生物體就之前擁有的結(jié)構(gòu)的改良版罷了，有時候甚至是不同的器官被拉到一起，共同承擔(dān)一項(xiàng)新工作。進(jìn)化過程通常都不是“發(fā)明新東西”的過程，而是對已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的“修補(bǔ)”——對這個進(jìn)行一些調(diào)整，給那個找點(diǎn)兒新工作。記住這一點(diǎn)，你就知道即便有的生物的循環(huán)系統(tǒng)相對簡單，有的生物的循環(huán)系統(tǒng)更加復(fù)雜，也沒什么了不起的，重要的是，所有生物的循環(huán)系統(tǒng)都能很好地完成任務(wù)。
不過，開管循環(huán)系統(tǒng)的功能確實(shí)是有其“上限”的。所有的器官系統(tǒng)都必須順應(yīng)基本的物理規(guī)律，以及物理規(guī)律施加在生物體身上的種種限制。換句話說，生物不可能進(jìn)化得無所不能。舉例來說，奶牛那么大的動物是不可能飛起來的，因?yàn)闀w的動物都要遵循空氣動力學(xué)。對擁有開管循環(huán)系統(tǒng)的動物來說，這樣的限制也非常明顯，尤其是對生物體型的限制。物理規(guī)律證明了蒼蠅長不到鷹那么大，鱟也長不到小汽車那么大。大型動物體內(nèi)的細(xì)胞太多了，開管循環(huán)系統(tǒng)養(yǎng)活不了那么多細(xì)胞，就這么簡單。
究其原因，很大程度上也與擴(kuò)散現(xiàn)象有關(guān)。在閉管循環(huán)系統(tǒng)中，復(fù)雜的毛細(xì)血管網(wǎng)重疊交織，為血液和身體組織之間的氣體、營養(yǎng)、代謝廢物交換提供了巨大的表面積。開管循環(huán)系統(tǒng)就沒有這種條件。我們已經(jīng)講過，擁有開管循環(huán)系統(tǒng)的生物通過血腔進(jìn)行氣體和物質(zhì)的交換。所有懷揣“猛犸夢”的鱟，很遺憾，你們的血腔壁就是沒有足夠的表面積，沒辦法養(yǎng)活由無數(shù)細(xì)胞組成的、一層又一層的組織。
重力是限制開管循環(huán)系統(tǒng)的另一個因素。擁有開管循環(huán)系統(tǒng)的生物都長不成長頸鹿，就是出于這個原因。這是因?yàn)殚_管循環(huán)系統(tǒng)里的“泵”進(jìn)化到現(xiàn)在依然力量不夠，不能讓血液克服那么強(qiáng)的重力，從而被抬升到足夠的高度，因此它無法支持動物長到長頸鹿那么高——其實(shí)連人的高度都支持不了。
長頸鹿是現(xiàn)生的、最高的哺乳動物，雄性長頸鹿能長到18英尺（約5.5米）高，腦袋能夠到樹冠。為了將血液推進(jìn)腦袋，它們的心臟能產(chǎn)生整個哺乳動物家族中最高的血壓，正常情況下，可達(dá)280/180毫米汞柱左右。這個數(shù)值是人類血壓（通常為110/80毫米汞柱）的兩倍還多。我會在下文繼續(xù)講解長頸鹿的循環(huán)系統(tǒng)，但現(xiàn)在我們要暫停一下，先說明一件事情，它很重要， 但人們常常搞不清楚。
有些讀者可能不知道我剛剛提到的血壓數(shù)值是什么意思。第一個數(shù)字代表心臟將血液泵向全身、心室收縮時，心臟向血管施加的壓力，稱為收縮壓。第二個數(shù)字代表心肌放松、心室充滿血液時，心臟向同樣的血管施加的壓力，稱為舒張壓。和氣壓計等壓力測量裝置同理，血壓也可以通過水銀柱的高度表示出來。將水銀倒入不封口的U型玻璃管中，當(dāng)玻璃管的一端有壓力存在時，管中的水銀柱就會被抬升。在氣壓計中，這個壓力是由空氣施加的，而在血壓計中，這個壓力是由不斷收縮和舒張的心臟施加的。
眾所周知，人類發(fā)生高血壓（通常指血壓高于120/80毫米汞柱）會危及生命。最近還有研究表明收縮壓和舒張壓都是預(yù)測心臟病、卒中等心血管疾病的重要指標(biāo)，但這個問題我們還是留到以后再討論吧。
盲鰻也擁有驚人的血壓，但和長頸鹿的情況正好相反。這類海生動物雖然叫“鰻”，可它們并不屬于鰻魚，有“鼻涕蛇”的稱號但不是蛇，還常常登上“地球上最惡心的生物”排行榜，但這些應(yīng)該都和它們的血壓無關(guān)。盲鰻擁有所有脊椎動物中最低的血壓，數(shù)值在5.8~9.8毫米汞柱。說它們惡心，很可能是因?yàn)樗鼈儠@進(jìn)大型動物的尸體進(jìn)食，在遇到危險時，還能在一瞬間吐出一大桶黏液。盲鰻和陸地上的鼩鼱可以說就是兩個極端。鼩鼱根本沒有一刻能閑下來，而盲鰻的代謝耗能極低，就連這世上最懶的人和它們比起來，都像是剛喝完咖啡提神的奧運(yùn)會選手。盲鰻的進(jìn)食方式如此令人毛骨悚然，所以看到韓國人把它當(dāng)壯陽食品來吃的時候我還挺驚訝的。韓國人捕撈盲鰻的方法可“遠(yuǎn)不如飛蠅釣?zāi)敲淳伞?，想釣盲鰻，你得按如下的方法：把一頭奶牛尸體身上連上釣線，然后讓它下沉幾百英尺深，直到觸及滿是泥沙的海床，給繩子的另一頭系上一枚浮標(biāo)，最后回家等著就行了。大約一周之后，你就可以回到原處，拉出奶牛尸體并割開肚皮，收集“戰(zhàn)利品”。理想狀況下，一次捕撈你就能收獲數(shù)十條盲鰻和好幾磅重的盲鰻黏液。它們的黏液由蛋白質(zhì)構(gòu)成，里面有纖維，這些纖維比人的頭發(fā)絲還細(xì)，卻比尼龍還要堅(jiān)韌。
與長頸鹿和人不同，盲鰻等絕大多數(shù)水生動物受重力的影響較小。這主要是因?yàn)槊牐ɑ蛘呷魏昔~類）周圍的水密度較大，能夠?yàn)樗鼈兲峁┮粋€向上的力（浮力）來抵抗重力。空氣的密度比水小，空氣給陸地動物提供的浮力就很小，因此我們才不得不時時刻刻受到向下的重力的制約。重力甚至還能拿來解釋為什么靜脈血在從腿、腳等肢端回流時常常會出問題，就算你的心功能正常也一樣。這是因?yàn)槊?xì)血管床中的血壓遠(yuǎn)低于身體其他部位的血壓，一般會低20毫米汞柱左右。物理學(xué)告訴我們，一片區(qū)域的表面積越大，壓強(qiáng)就越低，而毛細(xì)血管床的表面積可比其源頭的動脈和微動脈大多了。如果血液進(jìn)入毛細(xì)血管時壓力不下降，動脈血很可能會沖破毛細(xì)血管極薄的血管壁。可問題是， 血液在離開毛細(xì)血管后壓力依然很低，如果毛細(xì)血管位于你的腳趾，那血液就更難克服重力回流到心臟里了。
因此，人類進(jìn)化出了一種輔助靜脈血流出下肢以返回心臟的機(jī)制。這種機(jī)制源于小腿部肌肉的收縮，包括腓腸肌、比目魚肌等。小腿部肌肉的肌腹（肌肉中部粗壯的部分）圍繞著部分靜脈，是血液從足底返回心臟的通路。當(dāng)這些肌肉收縮時（比如你彎腰指向腳尖時），就會壓迫靜脈以及在靜脈中流動的血液，進(jìn)而增加血管中的血壓（想象一下擠壓細(xì)長的水球），驅(qū)使血液向上流動，返回心臟。這種機(jī)制叫作“骨骼肌靜脈泵”，每時每刻不間斷工作，因?yàn)樾⊥炔考∪庵械臒o數(shù)肌纖維總在規(guī)律地輪流收縮，無須你主觀控制。
可以想象，四條修長的腿能給長頸鹿帶來多少循環(huán)系統(tǒng)的問題——但我們等一下再來討論這個，因?yàn)殪o脈血回流問題最嚴(yán)重的地方，永遠(yuǎn)是它們6英尺（約1.8米）長的脖子。在長頸鹿低頭喝水的時候，你可以想象到，血液很可能積聚在長頸鹿頭部的靜脈當(dāng)中。但幸好它們的兩根頸靜脈（將缺少氧氣的血液從頭部帶回心臟的血管）里各有大約7個瓣膜，這些瓣膜共同阻止了這種情況發(fā)生。你家水泵里的閥門能防止污水從地下室里被抽走后再落回水坑，同理，在長頸鹿低頭時，瓣膜也能防止流走的血液落回大腦中。除此以外，長頸鹿頸靜脈壁中的肌肉比大多數(shù)哺乳動物多，血管壁肌肉的收縮也能提供額外的力，在長頸鹿低頭時幫助靜脈血“爬升”。
與此同時，對這些最高挑的哺乳動物來說，動脈面臨的問題又和靜脈大不相同了。你可能會以為，在長頸鹿低頭時，本身壓力就比較大的動脈血會在重力的牽引下急速“俯沖”，落入大腦，但其實(shí)不然。流經(jīng)頸動脈的動脈血流至頸部上半部分時會進(jìn)入一層致密的動脈網(wǎng)。動脈網(wǎng)能增加血管的表面積，降低血壓。耳熟嗎？這就是你的血液在毛細(xì)血管床中降壓的方式。通過這種機(jī)制，動脈網(wǎng)就能防止長頸鹿在低頭喝水時頭部的血壓驟增——畢竟它們喝水的姿勢會讓大腦一下子比心臟低出十幾英尺。等到長頸鹿的頭重新抬起來時，其頸部的動脈網(wǎng)被壓縮，動脈網(wǎng)中的血液就會被擠壓出來，送入大腦。
剛才我還提到了長頸鹿面臨的另一個問題，即修長的腿。還是因?yàn)橹亓?，長頸鹿腿部動脈的血壓可以高達(dá)350毫米汞柱。一般來說，這么高的血壓會讓四肢十分容易發(fā)生水腫。水腫就是體液的異常聚集，在血漿沖破輕薄的毛細(xì)血管壁進(jìn)入周圍組織時就會發(fā)生。不過，在長久的進(jìn)化過程中，長頸鹿已經(jīng)解決了這個問題，它們的腿腳都長出了厚厚的、緊繃的皮膚。這其實(shí)和我們?nèi)祟惔椓σm的原理是一樣的，即通過降低肢體血管中的血流量來預(yù)防水腫。
在其他長有長脖子的動物（駱駝、鴕鳥等）身上，你也可以發(fā)現(xiàn)類似的、與血壓相關(guān)的適應(yīng)性性狀，這些都是趨同進(jìn)化的實(shí)例。顯然，長得高帶來的也不全是好處，而經(jīng)年累月的進(jìn)化則會改動許多以往的“標(biāo)準(zhǔn)化身體結(jié)構(gòu)”來應(yīng)對隨之而來的挑戰(zhàn)。
我還想接著聊聊大型生物這個話題。在我們生存的這個世界中，物理規(guī)律制約著萬物，這也證明了我童年時代看的許多電影中的怪獸在現(xiàn)實(shí)中都不可能存在。我首先想到的就是魔斯拉，那只和飛艇一樣大的蛾子。誠然，在體型小、質(zhì)量輕的昆蟲身上，開管循環(huán)系統(tǒng)完全夠用，但在前文中我們講過，這種循環(huán)系統(tǒng)不適用于大型動物。不過我要強(qiáng)調(diào)，例外也是有的。
這些例外里最常見的就是約120種帝王蟹（石蟹科）。石蟹科動物體重可達(dá)18磅（約8.2千克），腿腳全部展開，身體能有差不多6英尺（約1.8米）長。還有一種水生的大型動物叫大硨磲（Tridacna gigas），其貝殼的寬度能超過4英尺（約1.2米），重量可達(dá)550磅（約249.5千克）。大硨磲能長到如此之大，都源于它們相對“安穩(wěn)”的生活方式（固著），能量消耗低，因此能量需求也低。
然而帝王蟹則不然，它們的生活方式更加活躍。支持它們長到如此體型的主要原因是它們生活在水下。在海底，重力對動物的制約力遠(yuǎn)不及陸上。重力當(dāng)然也會作用在帝王蟹的身上，但由于浮力的存在，將帝王蟹向下拉的合力就減弱了很多。這意味著在水環(huán)境中，帝王蟹站立和行走所需的能量少了很多，僅靠開管循環(huán)系統(tǒng)就能滿足其對營養(yǎng)物質(zhì)和能量的需求。但由于陸上的浮力比水下小得多，如果你把帝王蟹放在沙灘上，它就無法在重力全力壓制身體的情況下活下來了。
綜上所述，沒錯兒，體型的制約確有例外，但這種制約在動物界中確實(shí)可以說是廣泛存在的。動物界的多樣性，有時連這方面的專家都難以預(yù)料。
從雙尾蟲的雙向血管，到烏賊的“三胞胎”心臟，無脊椎動物通過循環(huán)系統(tǒng)展現(xiàn)出了驚人的多樣性。雖然對科學(xué)家來說，軟組織留下的化石證據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如貝殼和骨骼那么易于研究，但可以明確的是，在不同的動物類別中，各種循環(huán)系統(tǒng)都始終在演變著。我們可以探究不同種類動物之間的關(guān)系，也可以討論循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)各個器官的職責(zé)，但鑒定血腔、輔搏器等循環(huán)系統(tǒng)組織，甚至是充溢其中的血淋巴的進(jìn)化源頭，還依然是一個難題。
《瘋狂的心臟》，[美]比爾·舒特（Bill Schutt）著，[美]帕特里夏·J.溫（Patricia J. Wynne）繪，吳勐譯，鸚鵡螺｜中信出版集團(tuán)2022年9月。
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