Миллионы лет назад у наших далеких предков были жабры, но мы утратили их: почему это произошло

Около 374 миллионов лет назад забавная на вид рыба Тиктаалик вышла на берег, используя новые приспособления: лопастные плавники, позволяющие перемещаться по суше, и воздушные мешки в горле, позволяющие дышать кислородом из воздуха. Тиктаалик также обладал и жабрами, которые позволяли ему дышать под водой, и считается самым ранним общим известным предком четвероногих животных, пишет Live Science.

Миллионы лет эволюции четвероногих привели к появлению бесчисленного множества видов, в том числе и людей. Но если все мы произошли от рыб, почему у нас нет жабр? Частично дело в том, что для работы жабрам необходимо оставаться влажными, что является проблемой для животных, обитающих на суше.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам биолога-эволюциониста из Университета штата Монтана Криса Органа, жабры имеют большую площадь поверхности и состоят из тысячи кровеносных сосудов, обеспечивающих легкий доступ кислорода в кровоток. Когда вода течет по жабрам, кислород проникает внутрь, а углекислый газ — наружу. Таким образом, если бы у наземных животных когда-либо были бы жабры, они, вероятно, попросту высохли бы, а это неэффективная стратегия для дыхания.

Однако человеческие легкие напротив — хорошо приспособлены для жизни на поверхности — они отлично усваивают кислород из воздуха, попадающий в кровоток посредством газообмена. По словам биолога-эволюциониста из Чикагского университета Нила Шубина, который принимал участие в исследовании в 2004 году, когда ученые обнаружили окаменелость Тиктаалика. В действительности легкие существовали задолго до перехода с моря на сушу и они на удивление примитивны в своей эволюции: когда наши ракообразные предки жили под водой, у них на самом деле помимо жабр уже были и легкие.

По словам Шубина, на самом деле рыбы бы не смогли просто выйти на сушу, если бы у них не было легких. Простыми словам, рыбы развили эти черты еще обитая под водой, однако затем смогли эксплуатировать их, оказавшись в новой среде. По сути, по словам исследователей, таким же образом сотни миллионов лет назад наши предки развили "руки", позволяющие им передвигаться по морскому дну, а позже пригодились и для передвижения и поиска пищи на суше.

Поскольку такие конечности оказались полезными на суше, в течение нескольких последующих миллионов лет животные развили еще более длинные конечности и руки. Предполагается, что нечто подобное в действительности произошло и с легкими.

Мягкие ткани, какими и являются легкие в действительности, плохо окаменевают, а потому ученые не уверены, как именно развились легкие человека. Однако существующие данные предполагают, что легкие сначала превратились в простые легкие ящериц, а после разделились на легкие, характерные для млекопитающих. К слову, предполагается, что у млекопитающих диафрагма впервые появилась в действительности еще около 300 миллионов лет назад, именно эта мышца регулирует наше с вами дыхание.

Науке также известно, что структуры, в которых больше не нуждаются те или иные виды, как правило, попросту исчезают. Таким образом, предполагается, что со временем жабры существенно уменьшаются, а затем ограничиваются лишь молодыми особями, пока в конце концов попросту не исчезают у полноценных наземных животных — предполагается, что это произошло около 315 миллионов лет назад.

Может показаться странным, что у примитивных рыб вообще были легкие. Хотя жабры хорошо извлекают кислород из воды, они не всегда обеспечивают его большое количество, особенно более крупным животным, которым его нужно больше. А потому у морских обитателей развились воздушные мешки — примитивные легкие, позволяющие рыбам глотать воздух над поверхностью, чтобы пополнить запасы кислорода. К слову, двоякодышащие рыбы существуют в нашем мире и сегодня — в общей сложности они обитают на планете уже более 400 миллионов лет.

Однако люди являются тем видом, который утратил эти ранние жабры полностью. Человеческие эмбрионы обладают рыбьими физическими особенностями: крошечные складки, называемые глоточными дугами, напоминают жабры, но мы не используем их для дыхания. И хотя это не совсем жабры, они определенно являются реликтом ранних жабр, что-то вроде древнего рецепта, по которому сейчас готовят нечто иное.

У водных видов, дышащих жабрами, такие дуги имеются и в эмбриональном развитии. Единственная разница состоит в том, что дуги превращаются в настоящие жабры вместе с окружающими их костями, мышцами, нервами и артериями.

Ранее Фокус писал о том, что ухо человека развилось из рыбьих жабр: ученые нашли первое анатомическое доказательство.