哺乳动物和冷血的鳄鱼共享一个四腔心脏结构，这是爬行动物中独特的，但相似之处仅此而已。与人类和其他哺乳动物不同，它们的心脏在压力下可能会颤动，而鳄鱼具有内置的抗心律失常保护。这项新研究的发现于1月27日发表在《综合生物学》杂志上。
"鳄鱼的心脏不会颤动——无论我们做什么。它们非常坚韧，"乔治亚理工学院物理学院教授、生物工程和生物科学研究所研究员Flavio Fenton说，他是该报告的通讯作者。颤动是最危险的节律障碍之一，当发生在心房时会导致血栓和中风，当发生在心室时会导致几分钟内死亡。
该研究观察了兔子和幼年鳄鱼心脏的动作电位波长。两种物种都有相似大小（约3厘米）的四腔心脏；然而，虽然兔子保持恒定的心脏温度为38摄氏度，但活跃的野生鳄鱼的体温范围从10到37摄氏度。心脏泵血由告诉肌肉细胞收缩的电波控制。一个电信号驱动这个波，必须以相同的模式发生以保持血液正常泵送。在致命的心律失常中，这个电信号不再连贯。
"心律失常可能由多种原因引起，包括温度下降。例如，如果某人掉入冷水中并发生低温，通常这个人会发展出心律失常然后溺水，"Fenton说。
在研究期间，研究人员在38摄氏度和23摄氏度下记录了心脏波模式的变化。"在温度极端情况下，兔心脏的兴奋波减少了超过一半，而鳄鱼心脏的变化最多只有约10%，"物理学院的研究生研究助理、合著者Conner Herndon说。"我们发现，当空间波长达到心脏大小时，兔子可以自发颤动，但鳄鱼总是将这种波长保持在安全范围内，"他补充道。
虽然鳄鱼可以在大温度范围内无心脏创伤风险地运作，但它们内置的保护有一个缺点：它限制了它们的最大心率，使它们在紧急情况下无法消耗额外能量。
另一方面，兔子和其它恒温哺乳动物可以适应维持活跃、内温代谢所需的高心率，但它们面临心律失常增加的风险和对温度变化的严重脆弱性。
乔治亚理工学院的物理学家与两位生物学家合作进行了这项研究，包括前乔治亚理工学院博士后研究员、现为阿克伦大学生物仿生学研究中心生物学系助理教授的Henry Astley。
"我有点惊讶于差异如此之大——鳄鱼心脏的纯粹韧性以及兔子心脏的脆弱性。我没有预料到兔子心脏会如此容易地分崩离析，"Astley指出。
较低的温度是心脏电生理节律失常的一个原因，其中快速旋转的电波可以使心脏跳得越来越快，导致心脏功能受损，并可能突然心脏死亡。降低体温——通常在某些手术前为患者进行——也可以诱发心律失常。
研究人员一致认为，这项研究可以帮助更好地理解心脏的工作原理以及可能导致致命心律失常的原因——这基本上发生在心脏不再正确泵血时。
作者还认为，这项研究是朝着更好地理解心脏电生理学和如何帮助最小化颤动风险迈出的有希望的一步。直到2020年12月，当Covid-19占据榜首时，心脏病是美国和大多数工业化国家的主要死亡原因，死于心脏病的人数比接下来两个死亡原因的总和还要多。
Astley说，这项研究提供了对自然世界的更深理解，以及对冷血和恒温动物不同应对机制的洞察。
合著者、加州州立大学圣贝纳迪诺分校生物学系副教授Tomasz Owerkowicz认为，这些发现是"帮助我们认识到非人类动物有多么酷以及它们有多少不同技巧的另一块拼图"。
他表达希望更多的研究人员将跟随他们的榜样，并在未来的研究中使用非传统动物模型。
"每个人都在研究哺乳动物、果蝇和斑马鱼。在野生动物中，有如此丰富的资源尚未被带到实验室环境中，它们有如此整洁的生理机能，等待着被发现。我们只需要去看，"他说。