Pochodzenie i ewolucja płuc

Płuca są jednym z najważniejszych narządów oddechowych ssaków, w tym człowieka. Ale jak te narządy ewoluowały u zwierząt? To pytanie interesuje naukowców od dawna, a dziś wiemy, że płuca mają długą historię ewolucyjną, począwszy od ryb.

W niektórych grupach ryb znajdujemy pierwsze ślady płuc. U niektórych prymitywnych ryb kopalnych wykształcił się występ na przednim końcu przewodu pokarmowego, a na gałęzi ryby, która później dała początek kręgowcom lądowym, z tego występu rozwinęło się płuco. U innych ryb narośl ta przekształciła się w pęcherz pławny, który służy głównie do ułatwienia pływania, chociaż czasami pełni także funkcję oddechową. Pęcherz pławny występuje dziś u ryb różnych gatunków i ma różne rozmiary i kształty.

Ale nie tylko ryby mają pęcherze pławne. Niektóre ryby dwudyszne, które są bliskimi krewnymi kręgowców lądowych, również mają ten narząd. Żyją w okresowo wysychających zbiornikach wodnych, a w porze suchej pozostają w mule wyschniętego koryta rzeki, gdzie oddychają za pomocą pęcherzy pławnych. Mają także tętnicę płucną, prekursor płuc innych kręgowców.

Płuca większości prymitywnych płazów, takich jak traszki i amblystomy, to dwie proste, długie torby pokryte na zewnątrz naczyniami włosowatymi. Żaby i ropuchy mają fałdy wewnątrz worka płucnego, które zwiększają powierzchnię oddechową. Ich mechanizm oddychania jest zupełnie inny niż u człowieka. Opiera się na działaniu zastawek w nozdrzach i mięśniach gardła. Kiedy zastawki nosowe są otwarte, dno jamy ustnej obniża się i przedostaje się powietrze. Następnie zastawki nosowe zamykają się, a mięśnie gardła kurczą się, zmniejszając rozmiar jamy ustnej i wypychając powietrze do płuc.

Dalsza ewolucja narządów oddechowych nastąpiła w kierunku stopniowego podziału płuc na coraz mniejsze jamy, tak że budowa płuc u gadów, ptaków i ssaków stopniowo stawała się coraz bardziej złożona. U ptaków worki powietrzne wychodzą z płuc w kilku miejscach i rozprzestrzeniają się po całym ciele. Dzięki nim powietrze może przejść przez całe płuca i zostać całkowicie odnowione z każdym oddechem. U ssaków płuca składają się z wielu małych komór zwanych pęcherzykami płucnymi, które zapewniają dużą powierzchnię oddechową do wymiany gazowej.

Tak więc ewolucja płuc następowała stopniowo, wraz z pojawieniem się prostych narządów oddechowych u ryb i płazów i ich późniejszymi powikłaniami u gadów, ptaków i ssaków. Zmiany te następowały pod wpływem różnych czynników, takich jak zmiany środowiska, adaptacja do nowych warunków życia i konkurencja z innymi gatunkami. W wyniku tych zmian płuca stały się jednym z najważniejszych narządów oddechowych u ssaków, dostarczając im niezbędnej do życia ilości tlenu.