Cu aproximativ 375 de milioane de ani în urmă, un pește cu aspect amuzant numit Tiktaalik s-a aventurat pe mal folosind noi adaptări: aripioare lobate pentru a se propulsa pentru a „mergi” pe uscat și saci de aer în gât pentru a respira oxigen din aer. Tiktaalikcare avea și branhii, este cel mai vechi strămoș comun cunoscut al tetrapodelor sau animalelor cu patru picioare.
Pe parcursul a sute de milioane de ani, tetrapodele au evoluat în nenumărate specii, inclusiv Homo sapiens. Deci, dacă oamenii au evoluat din pești, de ce nu avem branhii?
O parte a răspunsului este practic: branhiile trebuie să rămână umede pentru a funcționa, ceea ce nu este ideal pentru animalele care nu trăiesc sub apă. Branhiile au o suprafață mare și mii a vaselor de sânge minuscule, oferind oxigenului acces ușor la fluxul sanguin. Pe măsură ce apa curge peste branhii, oxigenul difuzează înăuntru, iar dioxidul de carbon se difuzează în afară, a spus Chris Organ, un biolog evoluționist la Universitatea de Stat din Montana. Dacă animalele terestre ar avea branhii, s-ar usca rapid, făcându-l un mod ineficient de a respira. Plămânii noștri umani, pe de altă parte, sunt buni la preluarea oxigenului din aer și în fluxul nostru sanguin prin schimbul de gaze.
Dar plămânii existau deja cu mult înainte de tranziția de la mare la uscat. „Plămânii sunt de fapt surprinzător de primitivi evoluţie,” Neil Shubinun biolog evoluționist de la Universitatea din Chicago, care a făcut parte din echipa care a descoperit Tiktaalik fosil în 2004, a spus Live Science. Când strămoșii noștri pești încă trăiau sub apă, ei aveau deja plămâni pe lângă branhii.
„Peștele nu vine pe uscat și spune: „Am nevoie de plămâni; voi dezvolta plămânii””, a spus Organ pentru Live Science. Doar peștii cu plămâni existenți au putut să pătrundă pe uscat și să supraviețuiască. Dacă un pește fără plămâni ar încerca să trăiască pe uscat, ar muri. „Este vorba de a avea aceste trăsături care au evoluat din alte motive care permit apoi acestui animal să exploateze acest nou mediu”, a adăugat el.
Legate de: Se pot îneca peștii și alte animale marine?
În mod similar, oamenii de știință cred că strămoșii noștri pești și-au dezvoltat brațele pentru a se mișca pe fundul oceanului, a spus Organ, care mai târziu a fost util pentru a găsi hrană și a se deplasa pe uscat. Acolo a intervenit selecția naturală: deoarece acele structuri asemănătoare brațelor erau benefice pe uscat, animalele au evoluat membre și mâini mai lungi în următoarele câteva milioane de ani. Același lucru s-a întâmplat probabil și cu plămânii. Țesuturile moi, cum ar fi plămânii, nu se fosilizează bine, așa că oamenii de știință nu sunt siguri exact cum au evoluat plămânii umani, a spus Organ. Dar dovezile existente sugerează plămânii timpurii au evoluat mai întâi în plămânii simpli ai șopârlelor și apoi în plămânii subdivizați caracteristici mamiferelor. În special, mamiferele au evoluat pentru a avea o diafragmă – mușchiul care ne reglează respirația – poate chiar acum 300 de milioane de ani.
În schimb, structurile care nu mai sunt benefice dispar adesea. De-a lungul timpului, branhiile s-au micșorat și s-au limitat la puii până când au dispărut în cele din urmă în întregime la animalele terestre cu normă întreagă în perioada Carboniferului, cu aproximativ 315 milioane de ani în urmă, a spus Organ. Asta a fost în perioada în care primele reptile și strămoșii primelor păsări și mamifere au început să evolueze.
Ar putea părea ciudat că peștii primitivi aveau deloc plămâni. Deși branhiile sunt bune la extragerea oxigenului din apă, ele nu oferă întotdeauna cantități mari de oxigen, în special pentru animalele mai mari care au nevoie de mai mult. Schimbările sezoniere pot afecta și cantitatea de oxigen din apă, a remarcat Shubin. De exemplu, dacă există o mulțime de frunze moarte în apă, acestea vor absorbi oxigen. Deci, sacii de aer – plămânii primitivi – au permis peștilor să înghită aer deasupra suprafeței pentru a-și suplimenta aportul de oxigen. Peștele pulmonar modern, care există pentru peste 400 de milioane de aniau aceeași capacitate, ceea ce ajută la explicarea de ce a fost chiar posibilă mutarea către uscat.
Dar nu am pierdut în totalitate acele branhii timpurii. Embrionii umani au o trăsătură fizică de pește: cute minuscule numite arcade faringiene seamănă cu branhiile, dar nu le folosim pentru a respira. Și, deși nu sunt chiar branhii, ele sunt cu siguranță o relicvă a branhiilor timpurii, un fel ca o rețetă străveche care acum face ceva diferit decât înainte, a spus Shubin. Pe parcursul dezvoltării embrionare, aceste arcade devin părți ale maxilarului, gâtului și urechilor. „Orice creatură care are un cap trece printr-un stadiu de arc faringian”, a spus Shubin. Cu alte cuvinte, capul unui animal nu se poate forma fără arcade faringiene.
Speciile acvatice, care respiră branhii, au aceste arcade și în dezvoltare embrionară. Singura diferență este că arcadele se dezvoltă în branhii reale, împreună cu oasele, mușchii, nervii și arterele care le înconjoară, a spus Shubin.
Putem mulțumi peștelui nostru interior pentru plămânii pe care îi folosim acum pentru a respira, fără ca fante branhiale incomode să ne stea în cale.