人只有一个喉咙,为何进食与呼吸的通道不一样?
由于吞咽动作不协调或胃食管反流问题,导致慢性咳嗽、肺炎、间质纤维化甚至支气管哮喘在床上十分常见,令人纳闷。呼吸道和消化道的入口和中后段是独立的,但只有咽喉***用通道,成为上述疾病的解剖学基础。这种“***享通道”有什么积极的生理意义?按照时间线,动物一开始没有消化道,也不需要呼吸道。它们只是把食物包进去,消化后吐出来,比如水母、九头蛇、海葵。呼吸道和消化道在喉咙***用一个通道,有什么生理意义?
反正那时候动物小多了,细胞不需要特殊的呼吸就可以直接从海水中获取氧气。后来为了方便,进化出了一个肛门,在嘴里吃,在消化道消化,从肛门排出,比如昆虫幼虫,蚯蚓,都是这样的。前面吃后面拉,有消化道。
脊椎动物的祖先是过滤食物的古代昆虫。古代昆虫的生活方式是张大嘴巴在海里游泳,广撒网,多喝水,永远吃饱。但是我们不能指望整个消化道从饮用水中过滤食物。水这么多,谁受得了,于是他们就进化出了一个结构,如下图,鳃孔的红圈就是鳃孔。在澄江发现这些动物的郝宜春院士,用他的母校中国地质大学的缩写来命名这些动物鳃孔最初的作用是排除海水,拦截大的有机颗粒,如下图所示:
这种结构不仅可以过滤海水,还可以吸收海水中的氧气。后来,脊索动物,古代昆虫的后代,因为它们运动能力的提高和体型的增大,消耗了大量的氧气。本来体细胞直接从海水中获取氧气的方式远远不够。于是他们开始利用鳃孔周围的毛细血管从海水中吸收氧气,然后通过循环系统送到全身。最后,鳃孔变成了鱼的鳃。后来鱼开始过滤食物捕食后,鳃的主要功能是把食物从过滤后的海水中留到过滤后的海水中去,留下氧气。所以其实一开始,“嘴”同时负责氧气和食物的摄入。
后来的硬骨鱼,为了控制漂浮和潜水的需要,让消化道的一部分形成另一个可收缩的腔,即鱼鳔。鱼鳔广泛分布着毛细血管,可以获取空气中的氧气。所以鱼上岸后,鱼鳔的气体交换逐渐加强,逐渐变成肺。我们知道有一种鱼叫做肺鱼,它可以在陆地上生活很长时间。肺鱼有很强的呼吸功能。
DNA测序证明我们是肺鱼的亲戚,所有陆生脊椎动物都属于肺鱼的四足类。但在大量科普文章和古脊椎动物研究所古生物博物馆的展览中,仍然有腔棘鱼是陆生脊椎动物祖先的说法。
DNA技术出现后,许多由形态学和化石研究确定的原始分类被打破,腔棘鱼只是其中之一,包括鳍足类在内的其他著名物种被算作熊总科;乌龟的无孔类被取消,并入主龙类;鲸目和偶蹄目合并。然而,今天的肺鱼没有原始形式的祖先。
腔棘鱼巨大的肉鳍更有助于大家了解鱼的落地鼻子是一个非常年轻的器官。鱼有鼻孔,但我们没有哺乳动物的鼻子。鱼生活在水下。自然,鼻子不是用来呼吸空气的,而是一个嗅觉感受器,它直接在嘴巴上开一个洞,通过流动的水来感知水中的一些信息素。当鱼逐渐进化成两栖动物时,这些洞自然是用来呼吸的。鱼和两栖动物都有鼻孔,但没有鼻子。鼻孔直接在嘴里有个洞。两栖动物的呼吸与我们成熟的纯陆地脊椎动物的呼吸有很大的不同。
以青蛙为例,我们今天吸气,靠胸腔的扩张和收缩,直接在肺部制造负压来呼吸新鲜空气,而青蛙不是。青蛙依靠嘴巴的膨胀和收缩,产生负压从鼻子吸入,然后关闭鼻孔,收缩咽部,将空气压入肺部。因为青蛙张嘴就不能呼吸,只能通过鼻子吸气,不能直接通过嘴巴。对于后来完全断水的陆地动物来说是非常不方便的,咀嚼食物时有可能会堵鼻子。后来,完全陆生的脊椎动物长出了次生腭,将口腔和鼻腔分开。
红色圆圈中是第二味觉
所以虽然鼻子看起来像一个特殊的呼吸器官,但实际上鼻腔曾经是口腔的一部分。即使到了今天,鼻腔和口腔还是相通的,鼻子真的可以吃面条了。其实大家都做过抽鼻子。小时候玩瓜子的时候感冒了。我玩着它们,把它们塞到我的鼻孔里。然后我把它们和鼻涕一起吸进嘴里...从那以后,我打开了新世界的大门。
呼吸道和食道***用咽腔,没办法。几亿年来,本来是管子,后来又加了鼻子和肺。其实偶尔的呛水问题和当初的设计无关。本来分离呼吸道和食道的会厌炎就足够敏感,很少窒息。如果我们看看青蛙的骨骼,就会发现青蛙没有脖子,嘴巴又大又宽,所以咽的会厌就在肩胛骨的正下方,控制会厌的神经就连接到最近的脊椎,靠近心脏。
二叠纪是一个大嘴巴,它的喉咙长在肩膀后面
后来脊椎动物开始缩小口腔和咽腔,开始长脖子!但是,既然神经已经接在下面了,就不能随便调整。它只能越来越长,回到心脏周围。此外,心、肺、胃等器官也越来越强壮,远没有以前那么简单,消化道更大,血管更大。这使得会厌神经挤在一堆重要的神经中,灵敏度大大降低。
安提阿也是二叠纪动物,喉咙比两栖动物高得多各种动物身上有无数无法改变的原创设计。比如脊椎动物的视网膜是反转的。进化远非万能,意义和理性都是有限的。1.关于鼻孔。鱼的鼻孔最开始不是通过嘴,而是像软骨鱼(鲨鱼和鳐鱼)一样,一个鼻孔入水,一个鼻孔出水,以此来区分水中的信息。打开口腔是后来硬骨鱼鼻孔打开口腔的一些意外造成的。