Мільйони років тому у наших далеких предків були зябра, але ми втратили їх: чому це сталося

Приблизно 374 мільйони років тому кумедна на вигляд риба Тіктаалік вийшла на берег, використовуючи нові пристосування: лопатеві плавці, що дають змогу переміщатися суходолом, і повітряні мішки в горлі, які дають змогу дихати киснем із повітря. Тиктаалік також володів і зябрами, які давали йому змогу дихати під водою, і вважається найбільш раннім загальним відомим предком чотириногих тварин, пише Live Science.

Мільйони років еволюції чотириногих призвели до появи незліченної безлічі видів, зокрема й людей. Але якщо всі ми походимо від риб, чому в нас немає зябер? Частково річ у тім, що для роботи зябрам необхідно залишатися вологими, що є проблемою для тварин, які мешкають на суші.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами біолога-еволюціоніста з Університету штату Монтана Кріса Органа, зябра мають велику площу поверхні та складаються з тисячі кровоносних судин, що забезпечують легкий доступ кисню в кровотік. Коли вода тече по зябрах, кисень проникає всередину, а вуглекислий газ — назовні. Отже, якби у наземних тварин коли-небудь були б зябра, вони, ймовірно, просто висохли б, а це неефективна стратегія для дихання.

Однак людські легені навпаки — добре пристосовані для життя на поверхні — вони відмінно засвоюють кисень із повітря, що потрапляє в кровотік за допомогою газообміну. За словами біолога-еволюціоніста з Чиказького університету Ніла Шубіна, який брав участь у дослідженні 2004 року, коли вчені виявили скам'янілість Тіктааліка. Насправді легені існували задовго до переходу з моря на сушу, і вони напрочуд примітивні у своїй еволюції: коли наші ракоподібні предки жили під водою, у них насправді, окрім зябер, уже були й легені.

За словами Шубіна, насправді риби б не змогли просто вийти на сушу, якби в них не було легенів. Простими словами, риби розвинули ці риси ще мешкаючи під водою, проте потім змогли експлуатувати їх, опинившись у новому середовищі. По суті, за словами дослідників, у такий самий спосіб сотні мільйонів років тому наші предки розвинули "руки", які дають їм змогу пересуватися морським дном, а пізніше стали в пригоді і для пересування та пошуку їжі на суші.

Оскільки такі кінцівки виявилися корисними на суші, протягом кількох наступних мільйонів років тварини розвинули ще довші кінцівки та руки. Припускається, що щось подібне насправді сталося і з легенями.

М'які тканини, якими і є легені насправді, погано скам'янівають, а тому вчені не впевнені, як саме розвинулися легені людини. Однак наявні дані припускають, що легені спочатку перетворилися на прості легені ящірок, а після розділилися на легені, характерні для ссавців. До речі, припускається, що у ссавців діафрагма вперше з'явилася насправді ще приблизно 300 мільйонів років тому, саме цей м'яз регулює наше з вами дихання.

Науці також відомо, що структури, яких більше не потребують ті чи інші види, як правило, просто зникають. Отже, передбачається, що з часом зябра істотно зменшуються, а потім обмежуються лише молодими особинами, поки врешті-решт просто не зникають у повноцінних наземних тварин — припускають, що це сталося приблизно 315 мільйонів років тому.

Може здатися дивним, що примітивні риби взагалі мали легені. Хоча зябра добре витягують кисень із води, вони не завжди забезпечують його велику кількість, особливо більшим тваринам, яким його потрібно більше. А тому в морських мешканців розвинулися повітряні мішки — примітивні легені, що дають змогу рибам ковтати повітря над поверхнею, щоб поповнити запаси кисню. До речі, дводишні риби існують у нашому світі й сьогодні — загалом вони мешкають на планеті вже понад 400 мільйонів років.

Однак люди є тим видом, який втратив ці ранні зябра повністю. Людські ембріони мають риб'ячі фізичні особливості: крихітні складки, які називаються глотковими дугами, нагадують зябра, але ми не використовуємо їх для дихання. І хоча це не зовсім зябра, вони, безумовно, є реліктом ранніх зябер, щось на кшталт стародавнього рецепта, за яким зараз готують щось інше.

У водних видів, що дихають зябрами, такі дуги є і в ембріональному розвитку. Єдина різниця полягає в тому, що дуги перетворюються на справжні зябра разом із кістками, м'язами, нервами й артеріями, що їх оточують.

Раніше Фокус писав про те, що вухо людини розвинулося з риб'ячих зябер: вчені знайшли перший анатомічний доказ.