肺的起源和进化

肺是哺乳动物(包括人类)最重要的呼吸器官之一。但动物的这些器官是如何进化的呢?这个问题长期以来一直引起科学家们的兴趣,今天我们知道,肺有着悠久的进化历史,始于鱼类。

我们在一些鱼群中发现了肺部的最初迹象。一些原始鱼类化石在消化道前端发育出一个突起,而在后来演化为陆生脊椎动物的鱼类分支中,肺就是从这个突起发育而来的。在其他鱼类中,这种生长物已变成鱼鳔,主要用于促进游泳,尽管有时它也具有呼吸功能。今天,在各种鱼类中都发现了鱼鳔,并且具有不同的大小和形状。

但不仅鱼有鱼鳔。一些陆地脊椎动物的近亲肺鱼也有这个器官。它们生活在定期干涸的水库中,在旱季,它们留在干涸河床的淤泥中,用鱼鳔呼吸。它们还拥有肺动脉,这是其他脊椎动物肺部的前身。

大多数原始两栖动物(例如蝾螈和钝口蝾螈)的肺部是两个简单的长袋,外面覆盖着毛细血管。青蛙和蟾蜍的肺囊内有褶皱,可以增加呼吸面积。它们的呼吸机制与人类完全不同。它基于鼻孔阀门和喉咙区域肌肉的作用。当鼻瓣打开时,口底下降并进入空气。然后鼻瓣关闭,喉咙肌肉收缩,口腔变小,将空气排入肺部。

呼吸器官的进一步进化是朝着肺逐渐分裂成越来越小的腔的方向发生的,因此爬行动物、鸟类和哺乳动物的肺的结构逐渐变得更加复杂。在鸟类中,气囊从肺部的几个地方产生并遍布全身。多亏了它们,空气可以穿过整个肺部,并在每次呼吸时完全更新。在哺乳动物中,肺部由许多称为肺泡的小室组成,为气体交换提供了较大的呼吸表面。

因此,肺部的进化是逐渐发生的,随着鱼类和两栖动物出现简单的呼吸器官,以及随后在爬行动物、鸟类和哺乳动物中出现的并发症。这些变化是在环境变化、适应新的生活条件以及与其他物种的竞争等多种因素的影响下发生的。由于这些变化,肺部成为哺乳动物最重要的呼吸器官之一,为它们提供生存所需的氧气。