​为什么人类没有鳃？

为什么人类没有鳃？

3.75亿年前，一种名为Tiktaalik的长相滑稽的鱼冒险上岸。

图像：uux.cn/美国国家科学基金会制作据美国生活科学网站（马洛·史达琳）：大约3.75亿年前，一种名为Tiktaalik的长相滑稽的鱼冒险上岸，利用新颖的适应方式:叶状鳍推动自己在陆地上行走，喉咙里的气囊从空气中呼吸氧气。

Tiktaalik也有鳃，是已知最早的四足动物的共同祖先。

在数亿年的时间里，四足动物进化成了包括智人在内的无数物种。

那么，如果人类是从鱼进化而来的，为什么我们没有鳃呢？部分答案是实际的:鳃需要保持湿润才能工作，这对不生活在水下的动物来说并不理想。

鳃有很大的表面积和成千上万的小血管，使氧气容易进入血液。

蒙大拿州立大学的进化生物学家Chris Organ说，当水冲过鳃时，氧气扩散进来，二氧化碳扩散出去。

如果陆地动物有鳃，它们会很快干涸，这是一种低效的呼吸方式。

另一方面，我们人类的肺擅长从空气中获取氧气，并通过气体交换进入我们的血液。

但是肺早在海洋向陆地过渡之前就已经存在了。

芝加哥大学的进化生物学家尼尔·舒宾是2004年发现Tiktaalik化石的团队成员之一，他告诉《生活科学》（Live Science）:肺在进化中实际上是惊人的原始。

当我们的鱼类祖先还生活在水下时，他们除了鳃之外已经有了肺。

鱼不会来到陆地上说:‘我需要肺；我要进化肺，Organ告诉《生活科学》。

只有现存肺部的鱼才能侵入陆地并生存下来。

如果一条没有肺的鱼试图在陆地上生活，它会死的。

这是关于拥有这些因其他原因进化的特征，然后允许这种动物利用这种新环境，他补充说。

同样，科学家认为我们的鱼类祖先进化出了在海底移动的手臂，Organ说，这后来在陆地上寻找食物和移动时派上了用场。

这就是自然选择的由来:因为这些臂状结构在陆地上是有益的，动物在接下来的几百万年里进化出了更长的四肢和手。

同样的事情可能发生在肺部。

Organ说，像肺这样的软组织不能很好地变成化石，因此科学家们不能确定人类肺到底是如何进化的。

但现有证据表明，早期的肺首先进化为蜥蜴的简单肺，然后进化为哺乳动物特有的细分肺。

值得注意的是，哺乳动物进化出横隔膜——调节我们呼吸的肌肉——可能远在3亿年前。

相反，不再有益的结构通常会消失。

Organ说，随着时间的推移，鳃萎缩并仅限于幼年，直到它们最终在大约3.15亿年前的石炭纪完全消失。

大约在那个时候，第一批爬行动物和第一批鸟类和哺乳动物的祖先开始进化。

原始鱼类竟然有肺，这似乎很奇怪。

虽然鳃擅长从水中提取氧气，但它们并不总是能提供大量氧气，尤其是对需要更多氧气的大型动物而言。

舒宾指出，季节变化也会影响水中的含氧量。

例如，如果水中有很多枯叶，这些枯叶会吸收氧气。

因此，气囊——原始的肺——允许鱼在水面上大口呼吸空气以补充氧气摄入。

已经存在了4亿多年的现代肺鱼也有同样的能力，这有助于解释为什么向陆地移动是可能的。

但是我们并没有完全失去早期的鳃。

人类胚胎有一个可疑的物理特征:被称为咽弓的微小褶皱类似于鳃，但我们不会用它们来呼吸。

舒宾说，虽然它们不完全是鳃，但它们绝对是早期鳃的残留物，有点像一个古老的食谱，现在正在制作一些不同于以前的东西。

在整个胚胎发育过程中，这些拱门成为下颚、喉咙和耳朵的一部分。

每种有头的生物都会经历咽弓阶段，舒宾说。

换句话说，如果没有咽弓，动物的头部就无法形成。

水生鳃呼吸物种在胚胎发育过程中也有这些拱形结构。

舒宾说，唯一的区别是足弓发育成真正的鳃，以及围绕它们的骨骼、肌肉、神经和动脉。

我们可以感谢我们体内的鱼给了我们现在用来呼吸的肺，没有尴尬的鳃裂碍事。