Nguồn gốc và sự tiến hóa của phổi

Phổi là một trong những cơ quan hô hấp quan trọng nhất ở động vật có vú, trong đó có con người. Nhưng những cơ quan này tiến hóa như thế nào ở động vật? Câu hỏi này đã được các nhà khoa học quan tâm từ lâu và ngày nay chúng ta biết rằng phổi có lịch sử tiến hóa lâu dài, bắt đầu từ cá.

Chúng tôi tìm thấy những dấu hiệu đầu tiên của phổi ở một số nhóm cá. Một số loài cá hóa thạch nguyên thủy đã phát triển phần nhô ra ở đầu trước của đường tiêu hóa, và ở nhánh cá mà sau này phát triển thành động vật có xương sống trên cạn, phổi đã phát triển từ phần nhô ra này. Ở các loài cá khác, phần phát triển này đã biến thành bong bóng bơi, có chức năng chủ yếu là tạo điều kiện thuận lợi cho việc bơi lội, mặc dù đôi khi nó cũng có chức năng hô hấp. Ngày nay, bong bóng bơi được tìm thấy ở nhiều loài cá khác nhau và có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau.

Nhưng không chỉ có cá mới có bong bóng. Một số loài cá phổi, họ hàng gần của động vật có xương sống trên cạn, cũng có cơ quan này. Chúng sống trong các hồ chứa nước cạn kiệt định kỳ và trong mùa khô, chúng sống trong phù sa của lòng sông khô cạn, nơi chúng thở bằng bong bóng. Chúng cũng có động mạch phổi, tiền thân của phổi của các động vật có xương sống khác.

Phổi của hầu hết các loài lưỡng cư nguyên thủy, chẳng hạn như sa giông và amblystomas, là hai túi dài đơn giản được bao phủ bên ngoài bằng các mao mạch. Ếch và cóc có các nếp gấp bên trong túi phổi làm tăng bề mặt hô hấp. Cơ chế thở của chúng hoàn toàn khác với con người. Nó dựa trên hoạt động của các van ở lỗ mũi và các cơ ở vùng cổ họng. Khi van mũi mở, sàn miệng hạ xuống và không khí đi vào. Sau đó, các van mũi đóng lại và các cơ ở họng co lại, làm giảm kích thước của khoang miệng và đẩy không khí vào phổi.

Sự tiến hóa tiếp theo của cơ quan hô hấp diễn ra theo hướng phân chia dần phổi thành các khoang ngày càng nhỏ, khiến cấu trúc của phổi ở bò sát, chim và động vật có vú dần trở nên phức tạp hơn. Ở chim, túi khí phát sinh từ phổi ở một số nơi và lan rộng khắp cơ thể. Nhờ chúng, không khí có thể đi qua toàn bộ phổi và được đổi mới hoàn toàn sau mỗi hơi thở. Ở động vật có vú, phổi bao gồm nhiều khoang nhỏ gọi là phế nang, cung cấp bề mặt thở lớn để trao đổi khí.

Như vậy, quá trình tiến hóa của phổi diễn ra dần dần, với sự xuất hiện của các cơ quan hô hấp đơn giản ở cá và động vật lưỡng cư và sau đó là sự phức tạp của chúng ở bò sát, chim và động vật có vú. Những thay đổi này xảy ra dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như thay đổi môi trường, thích nghi với điều kiện sống mới và cạnh tranh với các loài khác. Kết quả của những thay đổi này là phổi đã trở thành một trong những cơ quan hô hấp quan trọng nhất ở động vật có vú, cung cấp cho chúng lượng oxy cần thiết để sống.