為什麼人和其他動物沒有進化出兩個心臟,防止單點故障呢?

自然界中,有沒有兩個心臟的動物呢?


1、進化不能無中生有,只有修修補補。這是很多人誤解進化的地方。所以說,如果討論人能否有兩個心臟,實際應該討論哺乳動物最初能否有兩個心臟,甚至是脊椎動物最初能否有兩個心臟。從進化上來看,我們的整體構架,特別是重要功能性構架,從未超出脊椎動物的總體設計藍圖。

2、在脊椎動物的角度來考慮,雙心臟可能是為了補足功能(比如章魚和蚯蚓的功能性需求),也可能是為了添加雙保險。功能上來看,單心臟很成功,顯然不需要再多一個心臟。雙保險的角度來看,兩個心臟肯定不是為了抵禦心臟病的發生(動物有足夠的身體鍛煉、沒有三高、活得足夠短,都不會引發心臟病),應該是為了防止意外傷害。可是,如果一個心臟被傷害報廢,這種胸腔的穿透傷,以及血液循環系統的大泄漏,都將導致個體的死亡,無論是否還有另一個心臟繼續跳動。也就是說,對於動物來講,雙心臟系統縱使能順暢協調工作,在面對能導致一個心臟失效的嚴重傷害時,也無法帶來任何的生存優勢。

3、結合1、2、的結論,如果雙心臟對於脊椎動物是無用的,那麼人也沒可能無中生有地進化出這種性狀來,無論從今天的人的角度來看,這性狀多麼有優勢。


  • trade-off 無處不在。資源有限,多長一個心臟就意味著減少其他方面的投入,同時還要發展出新的協調機制。蚯蚓有很多近似於心臟的動脈弓,章魚有三個心臟,但都不是為了防止單點故障,而是一個心臟無法提供全身循環所需的血壓。相比之下人的心臟有兩心房、兩心室,雙循環的效率已經很高。資源有限的情況下,應該優先解決對生存和繁殖更緊迫的問題,就像只有10塊錢的時候正常生物會拿去吃飯,文藝生物會買束花在餓死前討個媳婦,XX生物用錢辦了張健身證……而除了現代人之外,演化史上似乎沒有那個物種的常見死因包括心臟病吧?
  • 即使以我們的邏輯來看相當有必要的性狀也未必會出現,不合理之處很多。演化從來不追求完美,夠用就行。

蚯蚓有不止一個"心臟」。
假設人類有兩個或以上心臟,那麼它平時要不要跳呢?
如果跳,那麼二者最好並聯,否則實現二心同頻是個技術難題,須知人的心律並不時刻如一。假如心臟一收縮時心臟二尚舒張,二者串聯之下高速血流必衝擊瓣膜,還可能造成心房急性充血,長期積累心臟就廢了。並聯的話身體需要同時配一套脈管,這個成本雖遠小於多長一顆心臟,但是假如出現變異兩套脈管連通則心臟又串聯了。
如果不跳,則串聯即可。可是備用心臟復律的條件為何呢?假如是心率低至某頻則遇到同步化問題;假如是"若干時長不跳」則有缺血-再灌注損傷下多器官急性衰竭之虞。
綜上,多長一枚心臟並不實惠。
p.s.大人,這麼好玩的問題為喵不邀我~


提點關於進化的小看法,求不被摺疊。
進化不是智能設計,而是隨機的,進化成什麼樣運氣的成分很大。
進化不是最優選擇,而是湊合的,只要不被滅絕就會繁衍下去。
進化不是逆水行舟,而是懶惰的,後出現的物種不一定更適合生存。
進化不是突出重圍,而是被動的,是環境的篩選導致了進化。


長倆心臟也不頂用啊,萬一腦袋撞樹上了呢,萬一被忽悠瘸了呢。。。

所以要避免單點故障,最好的辦法就是生一堆後代,多個實例同時運行,實際上動植物界大多數都是這麼乾的吧。。。


一個系統,增加一個部件作為備份,帶來的好處可能不如增加的麻煩多。比方說,發動機是汽車的核心設備,為啥汽車都只有一個發動機,而不是兩個?有備份肯定有好處的。原因就在於多裝一個發動機不但會大大增加成本,而且增加了汽車的體積、複雜度,使車出問題的幾率也增大一倍。總的算來得不償失,所以一般汽車不會安裝倆發動機。
比較起來,人也是如此。前面已經有人分析了,長倆心臟,到底是並聯還是串聯,中間會出什麼問題,麻煩很多,得不償失。如果真長倆心臟,在進化的優勝劣汰中早淘汰了。
由此聯想,對一個單位或機構,打算去做某件事,明面上看有些好處,副作用卻往往是隱藏起來的,到底做還是不做,嘿嘿。。。。。。。


為什麼汽車只有一個發動機,兩個的話汽車壽命是不是更長,性能更高?毫無疑問是的,但「造物主」和人一樣,在創造一樣東西的時候會考慮「成本」這個問題。我相信在數億年前或者高等生物誕生初期,大自然、基因和細胞三者曾合力嘗試過創造一種更耐用更實用性能完美的生物,但當這種生物存在後,他需要的支撐比想像的要多,不能適應自然,於是只能被淘汰。

進化不是生物的大腦決定的,它受到外界和生物自身每個細胞每個微小細節的共同約束。進化也不是為了個體更好的存在而出現,它要考慮到整個物種的存在。所以「進化」不是為了完美,而是為了更合適。正所謂,沒有最好,只有正好!

打個比喻,這也是賈雷德戴蒙德曾經在生物演化問題中舉過的例子。一台汽車假設真有兩台發動機,肯定會消耗更多的汽油、機油、水、電等等,你需要用更多的錢來養活這輛車,而換來的好處只有一個,就是在幾年或十幾年後其中一台發動機壞掉了,你還可以用另一台繼續支撐這輛車的使用壽命。可當第一台發動機壞掉的時候,算一算這麼多年你所耗費的燃料、更新的其他零部件,高額的保養費用等等,好像足夠再買一輛車了...尷尬的雞肋誕生了。換你會選擇一輛兩台發動機能使用三十年的汽車,並負擔高昂的油費和保養費,還是選只有一台發動機但只能使用十五年,保養費用一般般的汽車呢?先不說使用壽命,相信你開不了十年,自己就已經看不慣這輛大老土的古董車了吧。而實際中一台發動機的價格基本佔了一輛車價格的大部分,發動機壞了如果修不好,沒有人會花錢買一個,都會直接換車。這就是車的繁殖,跟人的生老病死的循環一樣。

這個假設中,「你」扮演的就是大自然的角色。兩台發動機的汽車就好比有兩個心臟的人,明顯需要更多資源的支撐,消耗更多的能量才能存活,但不幸的是大自然還有一個選項,一個心臟的人好像更容易在自然界的競爭中勝出,他們需要的外界支持更少,更靈活,更經濟,唯一的缺點是,相比兩個心臟能活200歲的人來說他們通常最多只能活100歲,但足夠了,畢竟他們有繁殖能力,讓後代來完成他們沒有完成的工作,對於大自然來說並不是什麼大事。反過頭來,兩個心臟的人就真的能活到「200歲」嗎?就算理論上是,但他們遇到乾旱、饑荒、疾病時可能更容易死亡,因為養活兩個心臟需要的糧食、水、空氣等等可能要比養活兩個人都需要的多的多。成本上掐指一算,太虧了,大部分人在第一個心臟還沒壞之前就已經因為其他零部件的報銷而提前面對死亡,第二個心臟完全派不上用場嘛。於是大自然又面臨一個抉擇,放棄這個能活兩百歲的人,或者給其他零部件增加備用零件,比如兩個頭,兩個大腦,兩套生殖器,兩套四肢…可這樣一來,運轉這樣一台巨型怪物機器,要耗費的糧食和能量要更多,而單位面積土地上的食物不增加的情況下,這個怪物就要提高覓食效率,生存難度又增加了,說不定剛出生就要餓死。這是一個永遠賠本的惡性循環。兩個發動機的汽車,是不是要配更大油箱,更多備胎,更多備用零件意味著更多重量和更多耗油。於是在多次嘗試之後,大自然選擇了最低成本的折中狀態。某種程度看,恐龍,其實就是自然造物的一次失敗,他們體型龐大,看似沒有天敵,卻因無法在惡劣的環境下生存而幾乎面絕,最後一部分演化為存活更經濟的鳥類才得以延續。

而防止單點故障的預案,大自然並非沒有準備,除了心臟那些低成本的部件多幾個無妨啊。兩隻手、兩隻腳、兩個腎、兩個卵巢...這些零部件都是有備胎的,一個壞掉還有另一個,不至於過早的死亡,或者不能繁育,要知道對於大自然、基因和細胞來說,一個機體死亡並不可怕,可怕的是過早死亡無法繁殖,甚至於滅絕(基因和細胞無法複製那才是一個物種真正的死亡),繼而影響食物鏈中其他物種的存在,長期惡性循環,自然界也就亂套了。所以相比較心臟,其他部件增加備用零件可能顯的更加務實,尤其生殖系統。小的部件的增加不會耗費更多的能量,反而更有助於幫助心臟的長時間健康運作,兩隻手可以更快更靈活的獲得食物,兩個肺可以更多的吸收氧氣,兩隻眼兩隻耳朵可以更準確認識周圍避免天敵....還是跟汽車一樣,備胎就是這個道理,可備胎比發動機便宜的多。


不需要。。。原始時期人類的平均壽命是30年。這個年齡下很少有心臟出現故障的。所以沒有必要長兩個。

有一些成對的器官,比如腎臟。但是這兩個不是作為備份的關係。因為割了一個會導致易疲勞等大量的問題。導致實際上在野外會無法生存。


可能只是因為最初產生的是一個心臟的。如果最初進化出現的心臟是兩個的,說不定我們就是兩個心臟了。
進化中就是有很多次的偶然性。


不是故意為之的
是剛好我們有一個心臟
雖然我們的器官有的單,有的雙,但都不是故意為之的
任何強加的理論都不能解釋它的存在,任何關於器官能力的問題都不足以解釋他們的個數
雙心臟的確能保證血液的供給,四個腎還可以讓你多買台iphone呢
那不是我們做出的選擇
而是自然選擇的剛好是我們


兩個設備的話,故障率乘以二


你要這麼問的話,為什麼不問為什麼不長4個眼,4支胳膊,4條腿,倆肝,甚至兩條消化道,倆腦子等等,而偏偏問心臟?心臟哪特殊了。要故障只有心臟需要備份?
心臟處於靈活的兩支手臂中心,對於外來的傷害,一個人要是連心臟都保護不了,那沒其他地兒可以保護了。要是因為內臟病這種內源性原因導致心臟出現故障。說明基因 或/和 生活習慣不夠好,這也是要被自然選擇淘汰的。人類物種這個整體巴不得這種人趕緊死增強物種的競爭力呢。


你不覺得人類目前心臟的形態比提問更聰明一點么?
我們確實有兩個 不是心臟 是心房和心室


我猜是因為進化的隨機性太大了 就像寫程序一樣 調試來調試去 一不小心調試通了就生存下來了也就無所謂最優解什麼的了就這麼傳下去了


我記得我們老師有句話很有道理:凡是身上成雙成對的器官都是容易損壞的。


自然狀態下,容易出故障的都會在演化過程中被淘汰,剩下的都不容易出故障。不過人類的現代文明生活方式把不容易出故障的變得容易起來 ,現代醫學又把應該淘汰的給保留了。


這不防單點故障:心臟受傷只能死,任何一個破損都只能流血死。這是增加了一倍風險。
另外從工作壓力上說,如果兩台心臟分別能獨立承受對方停止後的工作壓力,那意味著要照我們現在的心臟這麼大,再長出一台。平時沒個用,維護成本翻倍。就好像人的腳趾『退化』掉了一樣,進化過程中,用不著的東西,少投入成本,實惠有效。
再說進化上講,生一個倆心臟的孩子不如生倆一個心臟的孩子:冗餘一台心臟不如冗餘全身,幾個身體公用一台性器官,倒更低效,還是多生少死更高效。
人是從脊椎動物鼻祖魚類兩台心臟起,進化到現在的,心房心室可以從功能還可以看作是兩台心臟的只是長在了一起:又節能又降低被捕殺時的風險。


兩個心臟的話,四個心房,四個心室,那供血效率也太低了吧,一個心臟能搞定的事情,幹嘛要兩個心臟呢?我們又不是電腦和手機,核越多運行越快。大自然進化的規律應該是除去多餘的東西,留下的都是精華。


看了前面2位寫的,我的理解:

1)心臟太脆弱了,稍微有點變異的個體都掛掉了。
2)已經進化到這樣就知足吧,沒個個都有心臟病就不錯了。


那些心臟容易出毛病的基因個體早就被淘汰了


推薦閱讀:

是否只有人類睡眠需要枕頭?為何會進化出這種需求?
為什麼人被海洋高山隔離了上萬年,皮膚眼睛都發生了變化,卻沒有生殖隔離?
對於人類來說,單眼皮和雙眼皮哪個進化程度更高?
人類真的不是進化而來的嘛?
太平洋中間島嶼的古代原著居民,是如何登島的?

TAG:動物 | 進化 | 冷知識 | 動物進化 |