动物的外呼吸器官(鼻)是大多长在脑袋上,有什么进化理论支撑?

动物的外呼吸器官(鼻)是大多长在脑袋上,有什么进化理论支撑?

无fa可说,啊,夜色儿……

动物鼻子长在脑袋上不仅有进化论理论支撑,而且还有很强的支撑,这几乎是进化论的最经典例证之一。

要理解动物鼻子为什么长在脑袋上,需要先解答另一个问题:动物的鼻子有两个功能,一个是呼吸,一个是闻味,那么鼻子是先用来呼吸的,还是先用来闻味的?

答案是:先用来闻味。

这可能有点反直觉,但是这就是鼻子进化的事实。

生物的进化不是智能设计,不会凭空产生出一个全新的结构,所谓的新结构都是从已有的结构改造而来。在我以往的回答中,曾经提到人类的脐带和胎盘,其实是由远古羊膜动物祖先的尿囊魔改而来。

肚脐眼后面通向哪里?

而鼻子也遵从了这样的进化路线,我们的鼻子出现的时间非常早,甚至早于我们祖先登上陆地的时间,当我们的祖先还是鱼的时候,就已经长出鼻孔了。

这个长成表情包的动物是甲胄鱼,是我们 4.5 亿年前的远古祖先,那个惊讶到夸张的嘴其实是它的鼻孔,这个鼻孔当然没有呼吸的功能,它是一个完完全全的嗅觉器官,唯一的作用就是闻味,嗅觉在水里是同视觉一样重要的感官,因而这样的鼻孔在今天的鱼类的头上依然存在。

鲤鱼眼前那个像鼻孔一样的洞真的就是它的鼻孔,所以这样的鱼头人做的完全没有一点毛病。

而如果仔细观察,我们还可以发现,鲤鱼头上的鼻孔长着前后两个孔,这就是鼻子最原始的样子,它只是头上一个前后贯通的管道,当鱼向前游动时,水流会从前鼻孔流入,从后鼻孔流出,里边的神经细胞就会捕获水里的气味分子,让鱼类获得嗅觉。

这时聪明的同学就会想到,如果让其中的一个鼻孔调转一下方向进入嘴里,让鼻孔与口腔相连,那一个简易的鼻子就诞生了。实际上史前的鱼类也确实是这么办的,在 4 亿年前的泥盆纪,一些史前鱼类逐渐将其中的后鼻孔移到口腔里,创造了史上最早的鼻子,成为日后无数鼻炎患者的万恶之源。而我们非常幸运,在化石里发现了完整的进化过程,成为了支持进化论的铁证。

在随后的石炭纪,鱼类在水里的内卷日趋激烈,而这一时段水里又爆发了大范围的缺氧,使无数鱼类淹死在了水里,生存压力的增大迫使越来越多的鱼类选择润向陆地,寻找新的生存空间,而拥有这样内鼻孔构造的鱼类获得了更好的呼吸空气的能力,它们可以不用张嘴,直接从鼻孔进行呼吸,最大限度的保留了水分,又可以在呼吸过程中顺便嗅到了气味,获得了最强大的感官,于是在这场登陆大潮中占尽了先机,最终脱颖而出进化成了四足动物,成为了包括人类在内所有陆地脊椎动物的祖先。

到这里我们就能理解为什么鼻子的嗅觉功能要早于它的呼吸功能,因为鼻孔最早就是嗅觉器官,而后续的进化使后鼻孔移入了嘴里,才使鼻子获得了呼吸的能力。同时我们也能回答为什么鼻子要长在头上这个问题,因为鼻子的前身是嗅觉器官,而我们的祖先在鱼类时,最需要感知的是来自身体前方的气味,因此嗅觉器官只会长在身体的最前方的头部,在这个基础上进化出的鼻子就也长在了头上。

鼻子长在头上的问题解答了,但是鼻子本身的问题并没有结束,前边说到鼻子的诞生是由于鼻孔移到了嘴里,可能有些人会觉得,这样一张嘴岂不是会在嘴里直接看到两个鼻孔,额,对于两栖动物来说,确实是这样……

这是青蛙,只要一张嘴就能看到它口腔里的鼻孔,这是从它们两栖动物祖先那里保存了 3.5 亿年的古老结构,史前的两栖动物都长着这样开天窗的鼻孔,甚至有一些觉得开两个天窗还不够酷炫,又在上腭骨上打了两个洞,把自己的两颗大牙从里边伸了出去,非常的拉风。

像青蛙这样把鼻孔直通到嘴里虽然带来了陆地呼吸的能力,但又带来了新的问题,它们必须先将空气吸到嘴里再由嘴咽到肺部,因此它们呼吸时下巴总是一鼓一鼓的。

这样嘴就要承担两项工作,进食和呼吸,而这两样工作没法同时进行,想要进食就没法呼吸,因此导致他们进食速度必须要快,快到不影响呼吸,因此吞咽就成了青蛙最理想的进食方式。从小我们就被教育吃饭要细嚼慢咽,但对于青蛙来说,细嚼慢咽,会憋死。

这样我们又有了新的疑问:为什么我们的鼻孔不是这样直通嘴里的呢?因为我们在两栖类祖先的基础上进化出了一个船新的结构——次生腭。

次生腭是一个长在嘴里的挡板,将嘴分成了口腔和鼻腔两个部分,从此嘴终于从呼吸的繁重任务中解放了出来,可以专攻干饭这一项工作了,而真正意义上的鼻子也就此诞生。

在所有脊椎动物中,我们哺乳动物的次生腭是进化的最为完善的,一直延伸到了咽喉,彻底将口腔和鼻腔分离开来,这样口腔和鼻腔都可以在彼此没有羁绊的情况下专攻自己的领域,开启了突飞猛进的演化,一方面让哺乳动物获得了动物界最强的进食能力,甚至演化出了“咀嚼”这一功能,极大的拓宽了哺乳动物的食谱,成为了地球上最不挑食的动物。

羊可以把食物放在嘴里反复咀嚼,想吃多久吃多久,完全不用担心被憋死,隔壁两栖动物都气哭了

另一方面鼻腔的进化又让哺乳动物获得了动物界最强大的嗅觉,甚至可以闻到几公里外散发出来的气味。这多项 buff 的加持,让哺乳动物沉寂了上亿年后终于厚积薄发,成为了遍布地球各个角落的统治物种。

这样看来,这小小的鼻孔,背后也是一部波澜壮阔的进化史诗呢……