Keuhkojen alkuperä ja evoluutio

Keuhkot ovat yksi tärkeimmistä hengityselimistä nisäkkäillä, myös ihmisillä. Mutta miten nämä elimet kehittyivät eläimissä? Tämä kysymys on kiinnostanut tutkijoita jo pitkään, ja nykyään tiedämme, että keuhkoilla on pitkä evoluutiohistoria alkaen kaloista.

Joistakin kalaryhmistä löydämme ensimmäiset vihjeet keuhkoista. Jotkin primitiiviset fossiiliset kalat kehittivät ulkoneman ruoansulatuskanavan etupäähän, ja kalojen haarassa, joka myöhemmin synnytti maaselkärankaisia, keuhkot kehittyivät tästä ulkonemasta. Muilla kaloilla tämä kasvusto on muuttunut uimarakoksi, joka helpottaa pääasiassa uintia, vaikka joskus sillä on myös hengitystoimintoa. Uimarakko löytyy nykyään eri kaloista, ja sillä on eri kokoisia ja muotoisia.

Mutta ei vain kaloilla ole uimarakkoa. Joillakin keuhkokaloilla, jotka ovat maaselkärankaisten lähisukulaisia, on myös tämä elin. Ne elävät ajoittain kuivuvissa altaissa ja kuivana aikana ne pysyvät kuivan joenuoman lieteessä, jossa ne hengittävät uimarakkojen avulla. Heillä on myös keuhkovaltimo, muiden selkärankaisten keuhkojen esiaste.

Useimpien primitiivisten sammakkoeläinten keuhkot, kuten newts ja amblystomas, ovat kaksi yksinkertaista pitkää pussia, jotka on peitetty ulkopuolelta kapillaareilla. Sammakoilla ja rupikonnalla on keuhkopussin sisällä poimuja, jotka lisäävät hengityspintaa. Heidän hengitysmekanisminsa on täysin erilainen kuin ihmisten. Se perustuu sieraimien venttiilien ja kurkun alueen lihasten toimintaan. Kun nenäventtiilit ovat auki, suun pohja laskeutuu ja ilma pääsee sisään. Sitten nenäläpät sulkeutuvat ja kurkun lihakset supistuvat, mikä pienentää suuontelon kokoa ja siirtää ilmaa keuhkoihin.

Hengityselinten lisäkehitys tapahtui keuhkojen asteittaisen jakautumisen suuntaan pienempiin onteloihin, jolloin matelijoiden, lintujen ja nisäkkäiden keuhkojen rakenne muuttui vähitellen monimutkaisemmaksi. Lintuilla ilmapusseja syntyy keuhkoista useissa paikoissa ja ne leviävät koko kehoon. Niiden ansiosta ilma voi kulkea koko keuhkon läpi ja uusiutua täysin jokaisella hengityksellä. Nisäkkäillä keuhkot koostuvat monista pienistä kammioista, joita kutsutaan alveoleiksi ja jotka tarjoavat suuren hengityspinnan kaasunvaihtoon.

Siten keuhkojen evoluutio tapahtui asteittain, jolloin kaloihin ja sammakkoeläimiin ilmestyi yksinkertaisia ​​hengityselimiä ja niiden myöhempiä komplikaatioita matelijoille, linnuille ja nisäkkäille. Nämä muutokset tapahtuivat eri tekijöiden, kuten ympäristömuutosten, uusiin elinolosuhteisiin sopeutumisen ja kilpailun muiden lajien kanssa, vaikutuksesta. Näiden muutosten seurauksena keuhkoista tuli yksi nisäkkäiden tärkeimmistä hengityselimistä, jotka tarjoavat niille tarvittavan määrän happea elääkseen.