Προέλευση και εξέλιξη των πνευμόνων

Οι πνεύμονες είναι ένα από τα πιο σημαντικά αναπνευστικά όργανα στα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Πώς όμως εξελίχθηκαν αυτά τα όργανα στα ζώα; Αυτή η ερώτηση ενδιαφέρει τους επιστήμονες εδώ και πολύ καιρό και σήμερα γνωρίζουμε ότι οι πνεύμονες έχουν μακρά εξελικτική ιστορία, ξεκινώντας από τα ψάρια.

Βρίσκουμε τις πρώτες ενδείξεις πνευμόνων σε ορισμένες ομάδες ψαριών. Μερικά πρωτόγονα απολιθωμένα ψάρια ανέπτυξαν μια προεξοχή στο πρόσθιο άκρο της πεπτικής οδού και στον κλάδο των ψαριών που αργότερα δημιούργησαν τα χερσαία σπονδυλωτά, ο πνεύμονας αναπτύχθηκε από αυτή την προεξοχή. Σε άλλα ψάρια, αυτή η έκφυση έχει μετατραπεί σε κύστη κολύμβησης, η οποία χρησιμεύει κυρίως για τη διευκόλυνση της κολύμβησης, αν και μερικές φορές έχει και αναπνευστική λειτουργία. Η κολυμβητική κύστη βρίσκεται σήμερα σε ψάρια διαφόρων ειδών και έχει διαφορετικά μεγέθη και σχήματα.

Αλλά όχι μόνο τα ψάρια έχουν κύστη κολύμβησης. Μερικά lungfish, που είναι στενοί συγγενείς των σπονδυλωτών της ξηράς, έχουν επίσης αυτό το όργανο. Ζουν σε δεξαμενές που στεγνώνουν περιοδικά και κατά τη διάρκεια της ξηρής περιόδου παραμένουν στη λάσπη μιας ξηρής κοίτης, όπου αναπνέουν χρησιμοποιώντας κολυμβητικές κύστεις. Έχουν επίσης μια πνευμονική αρτηρία, πρόδρομο των πνευμόνων άλλων σπονδυλωτών.

Οι πνεύμονες των περισσότερων πρωτόγονων αμφιβίων, όπως οι τρίτωνες και τα αμβλιστώματα, είναι δύο απλοί μακριές σακούλες που καλύπτονται εξωτερικά με τριχοειδή αγγεία. Οι βάτραχοι και οι φρύνοι έχουν πτυχώσεις μέσα στον πνευμονικό σάκο που αυξάνουν την αναπνευστική επιφάνεια. Ο αναπνευστικός μηχανισμός τους είναι εντελώς διαφορετικός από αυτόν των ανθρώπων. Βασίζεται στη δράση των βαλβίδων στα ρουθούνια και των μυών στην περιοχή του λαιμού. Όταν οι ρινικές βαλβίδες είναι ανοιχτές, το πάτωμα του στόματος χαμηλώνει και εισέρχεται αέρας. Στη συνέχεια, οι ρινικές βαλβίδες κλείνουν και οι μύες του λαιμού συστέλλονται, μειώνοντας το μέγεθος της στοματικής κοιλότητας και μετατοπίζοντας τον αέρα στους πνεύμονες.

Περαιτέρω εξέλιξη των αναπνευστικών οργάνων συνέβη προς την κατεύθυνση της σταδιακής διαίρεσης του πνεύμονα σε όλο και μικρότερες κοιλότητες, έτσι ώστε η δομή των πνευμόνων στα ερπετά, τα πτηνά και τα θηλαστικά να γίνεται σταδιακά πιο περίπλοκη. Στα πτηνά, οι αερόσακοι προέρχονται από τους πνεύμονες σε διάφορα σημεία και εξαπλώνονται σε όλο το σώμα. Χάρη σε αυτά, ο αέρας μπορεί να περάσει από ολόκληρο τον πνεύμονα και να ανανεώνεται πλήρως με κάθε αναπνοή. Στα θηλαστικά, οι πνεύμονες αποτελούνται από πολλούς μικρούς θαλάμους που ονομάζονται κυψελίδες, οι οποίοι παρέχουν μια μεγάλη επιφάνεια αναπνοής για την ανταλλαγή αερίων.

Έτσι, η εξέλιξη των πνευμόνων συνέβη σταδιακά, με την εμφάνιση απλών αναπνευστικών οργάνων σε ψάρια και αμφίβια και την επακόλουθη επιπλοκή τους σε ερπετά, πτηνά και θηλαστικά. Αυτές οι αλλαγές συνέβησαν υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων, όπως οι περιβαλλοντικές αλλαγές, η προσαρμογή στις νέες συνθήκες διαβίωσης και ο ανταγωνισμός με άλλα είδη. Ως αποτέλεσμα αυτών των αλλαγών, οι πνεύμονες έγιναν ένα από τα πιο σημαντικά αναπνευστικά όργανα στα θηλαστικά, παρέχοντάς τους την απαραίτητη ποσότητα οξυγόνου για να ζήσουν.