鬼谷說 【鬼谷說】肺的演化（其二）：福息？禍息？

當他從洞穴中探出頭來 吸入第一口還散發著淡淡硫磺微的空氣時 他就已經明白自己要為家族八千萬年來的所作所為付出代價了 而這一切還要從他胸中的這一堆肺開始說起 為了讓你明白這一切來龍去脈 我們還得先回到距今3.7億多年前 我們祖先四足形魚類剛登陸的那個時代 雖然當時我們的祖先已經擁有了雙肺 但光有肺其實並不夠 我們還需要把空氣輸入到肺裏面 這可不是廢話 看過上一期視頻的朋友應該知道肺原本是消化道的一部分 所以最早的肺呼吸本質上也是攝食行為的延伸 簡單說 水裏的魚類如果要吃掉面前的食物 它們會先猛的張嘴 擴大口腔的體積 於是口腔裏面就會產生一個很大的負壓 食物連同水就會被一起吸進嘴裏 然後魚類在閉嘴壓縮口腔 產生很大的壓力 將食物壓進食道 而水分則經由塞的過濾排出體外 而最早的肺呼吸差不多也是這麼一回事 只不過這個過程中不用開塞排水 氣體不是吞進胃 而是吞進肺而已 實際上 直到現在 包括今天的肺魚和多旗魚等等在內 所有會呼吸的魚 乃至大部分兩棲類也都還是這麼幹的 在此基礎上 早期四足類還完成了一件小事 那就是直接連通了鼻孔和口腔 這樣一來呼吸的時候就再也不用張開大嘴了 這不但控制住了水分損耗 也為後來的一系列革新奠定了前端基礎 我看從上期開始就有很多小夥伴好奇 為啥魚也有鼻孔 也很好奇魚塞現在演化成了我們身上哪些器官 要不然這樣吧 本期視頻點贊滿10萬 或者收藏滿4萬 我們就在肺翻不曲結束後 額外再做一期器官演化番外 跟大家講講耳鼻喉的那些事 言歸正傳 正所謂車到山前避風路 船到橋頭自然沉 隨著登陸競賽持續白熱化 那種吞氣呼吸的短板也迅速暴露了出來 那就是一次呼吸氣量 很大程度上受制於口腔的容積 因此在我們祖先的肺容量擴大到一定程度後 口腔就成了制約呼吸的最大瓶頸 而對此最簡單粗暴解法 就是像今天的很多蛙類那樣 給嘴巴門上富有彈性的皮膚 每次呼吸都使勁鼓起下巴 盡可能給口腔擴容 但這顯然也只能算是個權宜之計 且不說早期四足類基本是貼著地面爬行的 口腔擴容空間本就沒多少 就說這麼個吃飽了撐著了骨包 你最大又能鼓到多大呢 所以今天的肺魚和大多數兩棲動物 往往還需要皮膚呼吸來找補 更不爭氣一些的兩棲動物 甚至還終身保留了外塞 乃至乾脆退化掉肺 奔著復闢魚隻去了 而在距今3.7億多年前當口 情況只會更加棘手 因此當時很多四足型魚類也是望路星探 終究還是轉身永遠回到了水中 但時代洪流之中 能出人頭地者必是敢為他人所不為 依然有那麼一些四足型魚類 義無反顧的賭上性命 爬向了更遠的內陸 然而誰能想到 就是這個爬字 居然意外破解了肺呼吸的千古難題 這裏又得說個一般人平時可能會忽略的小細節 那就是剛開始登陸的魚類 他們的棋往往還比較孱弱 只能用一種類似碟泳的泳姿 雙棋一起發力 才能拖曳著身軀在濕滑的泥灘上固泳 就像今天的彈塗魚那樣 但是一旦遠離水體 沒有了濕泥的潤滑 他們就得盡可能抬起身體避免摩擦 那這樣一來 運動的方式也要相應改變 好在原本魚的身體模式 本就很適合左右擺動發力 那麼稍微增強一下魚鰭 達到抬起一個魚鰭也能撐住身體的程度 然後利用左右魚鰭交錯支撐 搭配全身扭動發力 就是它最容易實現的方案 就像今天的多棋魚那樣 而如果更進一步 那基本上就是今天 熔岩娃娃魚等兩棲動物的 匍匐爬行姿態 而在這個過程中 為了讓自己每一步都能走得更遠 也更靈活 這些四足肋 就得設法讓自己身體扭得更彎一些 但問題是 四足肋身體上橫跟著許多肋骨 它們彼此阻擋 就會限制身體的彎曲 於是這種演化壓力 就促使我們祖先發展出了一套 特別復雜的肋肩肌肉與肋骨關節 讓肋骨逐漸變得更加靈活 然後我們祖先突然發現 它們好像就不再那麼需要 吞氣的方式來呼吸了 因為如果兩側肋肩外側肌肉同時發力 那就能把肋骨向前抬起 體腔隨之增大 帶動其中的肺也一塊擴張 於是肺本身就能產生負壓 把外界空氣吸進去 而反過來 肋肩內側肌肉發力 則能將肋骨拉回原來的位置 那麼肺又會縮小 把氣吐出去 這就是我們沿用至今的 負壓式呼吸 從此肺呼吸效率 就徹底擺脫了口腔容量的制約 但這時候新的問題又接踵而至 要注意 當時的四足動物肺 是和別的內臟 待在同一個體腔內的 因此 脹縮體腔產生的正負壓力 同樣也會作用在其他臟器上 尤其是像胃腸這些消化道 內存快溢出的時候 對外界壓力 那可是相當敏感的呀 那泥盆級末的早期四足類 肯定也不希望自己喘口氣 還得嚥湯耐水的吧 而這個難題的破解之道 卻潛藏在另一個 當時看來 和肺關係還沒那麼大的器官中 那就是心臟 殺過魚的小夥伴也許知道 魚的心臟和其他內臟之間 是隔著一層肌肉膜的 這就是他們的 隔膜 之所以要有這麼一層隔膜 原因 在我們之前心臟演化史中也提到過 那就是因為 早期魚類心臟還比較孱弱 產生的血壓很低 因此 當血液穿過身體保細血管 再匯集到靜脈時 血壓已經不太夠了 導致身體後部的靜脈血 不太容易流回到心臟中 因此魚類體腔 就會額外提升一些壓力 幫著把遠端靜脈血給擠到心臟那邊去 而這份壓力 當然不能同時施加到心臟 以及心臟附近的靜脈上 不然就沒有壓力差了嘛 就像你擠牙膏的時候 不能在牙膏出口那邊也給壓力一樣 所以魚類在很早的時候 就演化出了這麼一層隔膜 將心臟和體腔物理隔離 防止體腔壓力傳導過來 既然老祖宗都給咱留下這技術儲備了 那後人只需要把演化油門焊死就行 於是不知道經歷了多少基因突變 早期四足類內臟佈局 發生了一連串改動 我們的食道拉長 把胃挪到身體更後方 將體腔靠前的空間 全部留給了心肺 在此基礎上隔膜向後移動 把心肺一起包裹起來 從此我們的體腔 就被分割成了胸腔和腹腔 呼吸的時候 只有胸腔的壓力會發生變化 這樣其他臟器就再也不會頂你的肺了 不過到這一步 肺還有最後一點小缺陷 還記得我剛才說的 陸地脊椎動物 需要靠身體扭動發力來爬行嗎 對 這個當初給肺的演化 突破瓶頸的運動姿態 此刻卻成了肺呼吸的累贅 因為身體左右彎曲 就意味著運動時 會輪流擠壓兩側的肺 導致運動時左右肺壓力不均勻 進而造成呼吸道氣流紊亂 效率下降 而且更麻煩的是 越是運動激烈 越是對氧氣需求高的時候 這種擠壓就越強烈 就越喘不過氣來 除此以外 匍匐爬行姿態下 胸腹貼近地面 肺的擴張空間也受到制約 而解決方案也不難 那就是更進一步強化四肢 把身體撐起來 空出更大的呼吸空間 同時 運動姿態也逐漸偏向四肢發力 減少身體扭動即可 這也是為啥 今天完全的陸地脊椎動物 相比於兩棲類 也都能明顯感覺到 它們四肢更長 姿態也更高一些 按說到這一步 背肢呼吸已經沒什麼重大缺陷了 直到今天 豬豬壁虎等動物 也大致還在沿用這樣的飛來呼吸 而在距今約3.2億年前的試探劑 也正是憑著這樣的肺 脊椎動物以野火燎原之勢 萬裏開槍 在盤古超大陸完全癒合之前 便制霸了全世界的陸地 但一刻也來不及為肺慶賀 馬上開啟的 就是陸地脊椎動物的 三億年細強之戰 龍獸爭霸 而最先掀起兵險的 正是我們的祖先 獸族 和公剛 不得不說 咱們獸族祖先思路相當清晰 只要我開局直接把全地圖都一波推了 那這把不就穩了嗎 所以咱獸族渾身上下 所有器官演化 基本上追求的就是一個筷子 怎麼用最少步驟 在最短時間內 創造最多面板屬性提升 那我就怎麼幹 具體到肺這塊 就是順著原有的演化路徑 把一切細節全部暴力強化到極致 既然身體左右搖擺影響通氣 好 那我就乾脆削弱腹部的肋骨 同時極致強化骨盆與後腿 這後來一路演變成 今天哺乳動物主要依靠 弓腰蓄能 下半身發力的運動模式 極盡可能減少奔跑對胸腔擠壓 既然肺的脹縮越猛越好 好 那我就在原本胸腔脹縮基礎上 給隔膜也配上更強韌的肌肉 對 就是隔肌 最終形成了我們今年後史的橫隔膜 使之也可以發力前後推拉胸腔 相當於給肺強行擴展了 一大塊脹縮空間 被稱為腹式呼吸 直到今天 腹式呼吸都還依然佔我們通氣量的大頭 不過更多更快的通氣 也容易導致肺部的血管 來不及吸收氧氣 釋放二氧化碳 這也好辦 早期四足動物 就已經開始在肺裏面 增加一些隔板與褶皺 來提升肺內氣體交換的面積 以緩解這個問題 好 那我就開足馬力 在隔板上堆隔板 在褶皺上疊褶皺 直至它整個肺內部都變成 無數密密麻麻的小槍式 這條演化路線極致 就是我們的肺泡 而這樣的肺也被稱為 海綿狀肺 憑這套簡單粗暴王八拳 我們祖先從距今約三億年前的 二鐵記開始 就勢不可擋地橫掃六合 以絕對不容置疑之姿 立於地球陸地萬千森林的頂點 直到西伯利亞超級火山一聲巨響 讓這黃黃五千萬年獸族王朝 一朝煙消雲散 這場超級火山活動 綿延了超過一百萬年的漫長歲月 在大體上流淌出一片 最大面積超過七百萬平方公里的 熔岩之海 隨之而來的巨量火山毒氣與氣候巨變 帶走地球上九成以上的生物種 史稱二鐵記破 大滅絕 而哪怕僥倖杜絕成功了的倖存者們 也還要繼續面對末日的殘酷遺產 在距今約二億年前三鐵記初 歷經長期生態崩潰 無論是陸地植物還是海洋藻類 都深受重創 加之末日期間幾乎從未停歇野火 讓大氣中氧氣含量 從二鐵記最高點時的約30% 暴跌到了約15% 並還會在之後的歲月裏 斷斷續續跌落到約12%的最低點 也就相當於現在的一半多些 天變道亦變 但獸族卻已經變無可變了 我們祖先的肺在過去數千萬年間 一根筋的蛛突猛進 讓那個從最古老硬骨魚那裏 一路傳承過來底層缺陷 沒錯 就是我上期所說的 沒法把肺裏的空氣吐乾淨的問題 成了重壓在層層累進之下 簡直無從改革的歷史成科 當獸族王朝移民從洞穴中探出頭來 吸入第一口還散發著 淡淡硫磺硅的空氣時 那股無力的窒息感 讓他們終於意識到 自己在這條演化道路上 到底是走得太遠太遠 而諷刺的是 此刻的他們 偏偏卻只能沿這條邪路繼續狂飆 才能在這片缺氧的惡土上 勉強苟活 以追動一年哥哥伴伴的登陸征途 難道就落得這麼個下場嗎 然而在他們朦朧視野盡頭 一群敏捷壯碩的動物 卻信不走來 那正是永壽爭霸的另一方選手 龍族私心高 而也正是他們將會把肺 打造成器官演化史上 最登峯造極的傑作 而這一切 就讓我們下期再來講述吧