چرا انسان آبشش ندارد؟

تقریبا ۳۷۵ میلیون سال پیش، ماهی بامزه‌ای به نام تیکتالیک با سازگاری‌های جدید به سمت ساحل رفت: باله‌های لبه‌دار برای راه رفتن روی خشکی و کیسه‌های هوا در بخش گلو برای تنفس اکسیژن هوا. تیکتالیک که آبشش نیز داشت به‌عنوان اولین جد مشترک تتراپودها یا حیوانات چهارپا شناخته می‌شود.

درطول صدها میلیون سال، تتراپودها درجریان تکامل به گونه‌های بی‌شماری از جمله انسان خردمند تبدیل شدند. بنابراین اگر انسان از ماهی به تکامل رسیده است، چرا ما آبشش نداریم؟

بخشی از پاسخ به پرسش فوق به کاربرد آبشش بازمی‌گردد: آبشش‌ها برای عملکرد صحیح باید در محیط مرطوب باقی بمانند و گزینه‌ی ایده‌آلی برای جانوران خشکی‌زی به شمار نمی‌روند. آبشش‌ها همچنین دارای سطحی بزرگ و هزاران عروق خونی کوچک هستند که دسترسی اکسیژن به جریان خون را ممکن می‌سازند. با نفوذ آب به داخل آبشش‌ها، اکسیژن داخل و کربن‌دی‌اکسید خارج می‌شود.

اگر حیوانات خشکی‌زی آبشش داشتند، به‌سرعت خشک می‌شدند و در نتیجه روشی ناکارآمد برای تنفس داشتند. از سویی ریه‌های انسانی ما در جذب اکسیژن هوا و جذب اکسیژن خون از طریق مبادله‌ی گازها، عملکرد خوبی دارند.

با این‌حال شش‌ها حتی پیش از انتقال جانوران از دریا به خشکی وجود داشتند و از جمله اندام‌های اولیه در تاریخ تکامل به شمار می‌روند. وقتی اجداد ماهی ما هنوز در آب زندگی می‌کردند، علاوه بر آبشش، شش هم داشتند.

در واقع این‌طور نبود که یک ماهی به خشکی بیاید و بگوید من به شش نیاز دارم و با شش به تکامل می‌رسم. بلکه تنها ماهی‌های دارای شش می‌توانستند به خشکی برسند و زنده بمانند. اگر یک ماهی بدون شش تلاش می‌کرد به خشکی راه یابد، جان خود را از دست می‌داد. در واقع این ویژگی‌ها به دلایل دیگری به تکامل رسیدند و سپس به وسیله‌ای برای سازگاری جانوران با محیط جدید تبدیل شدند.

به طور مشابهی دانشمندان تصور می‌کنند اجداد ماهی ما برای حرکت به اطراف در بستر اقیانوس با بازو به تکامل رسیدند که بعدها به وسیله‌ی مفیدی برای جستجوی غذا و حرکت به اطراف تبدیل شد. اینجاست که انتخاب طبیعی وارد می‌شود: از آنجا که ساختارهای بازومانند در خشکی مفید واقع شدند، جانوران با بازوهای طولانی‌تر و دست‌ها در چند میلیون سال بعد به تکامل رسیدند.

اتفاق مشابهی برای شش‌ها رخ داد. بافت‌های نرم مانند شش به‌خوبی فسیل نمی‌شوند، بنابراین دانشمندان از چگونگی تکامل آن‌ها در انسان اطمینان ندارند؛ اما شواهد نشان می‌دهند شش‌های اولیه در مارمولک‌ها به شکلی ساده‌تر و سپس به شکل شش‌های تقسیم‌شده در پستانداران به تکامل رسیدند. لازم به یادآوری است که پستانداران احتمالا حدود ۳۰۰ میلیون سال پیش دارای دیافراگم بودند که ماهیچه‌ای برای تنظیم تنفس است.

از سویی، اجزایی که مفید نبودند حذف شدند. به‌مرور زمان، ابعاد آبشش‌ها کوچک‌تر شد و صرفا محدود به نوزادها بودند تا جایی که حدود ۳۱۵ میلیون سال پیش در جانوران کاملا خشکی‌زی دوره‌ی کربونیفر به طور کامل ناپدید شدند. در این زمان بود که اولین خزندگان و اجداد اولین پرندگان و پستانداران به تکامل رسیدند.

به‌نظر عجیب می‌رسد که ماهی‌های اولیه شش هم داشتند؛ اما بااینکه آبشش‌ها به تنهایی در استخراج اکسیژن آب عملکرد خوبی دارند، همیشه مقدار زیادی اکسیژن را به‌ویژه برای جانوران بزرگ‌تر فراهم نمی‌کنند. تغییرات فصلی هم می‌توانند بر مقدار اکسیژن موجود در آب تأثیر می‌گذارند. برای مثال مقدار زیاد برگ‌های مرده‌ی موجود در آب می‌توانند اکسیژن زیادی را جذب کنند؛ بنابراین کیسه‌های هوا یا شش‌های اولیه به ماهی‌های اجازه می‌دادند بالای سطح آب بخشی از اکسیژن خود را تأمین کنند. ماهی‌های شش‌دار کنونی که بیش از ۴۰۰ میلیون سال قدمت دارند هم از این قابلیت برخوردار هستند و به همین دلیل می‌توانند به سمت خشکی حرکت کنند.

با این‌حال ما آبشش‌های اولیه‌ی خود را به طور کامل از دست نداده‌ایم. جنین انسان دارای یک خصلت فیزیکی ماهی‌وار است: چین‌های کوچک به نام قوس‌های حلقی به آبشش شباهت دارند، اما از آن‌ها برای تنفس استفاده نمی‌کنیم. با اینکه این قوس‌ها کاملا به آبشش شبیه نیستند، باقی‌مانده‌ی آبشش‌های اولیه به شمار می‌روند.

در حین رشد جنین، قوس‌های حلقی به بخشی از فک، گلو و گوش تبدیل می‌شوند. به‌طورکلی سر جانوران نمی‌تواند بدون قوس‌های حلقی شکل بگیرد.

گونه‌های آبششی آبزی نیز در مرحله‌ی رشد جنینی دارای قوس‌های حلقی هستند. تنها تفاوتشان با ما این است که این قوس‌ها در کنار استخوان‌ها، ماهیچه‌ها، اعصاب و عروق اطرافشان به آب‌شش‌های واقعی تبدیل می‌شوند؛ بنابراین می‌توانیم از ماهی درونمان به خاطر شش‌هایی که امروز داخل بدنمان داریم تشکر کنیم.