為什麼鼻子和嘴巴是連通的?

自己想這個問題時覺得是為了嘴巴也可以呼吸。

但是問題來了,如果是擔心鼻子呼吸不夠,要嘴巴幫助,那為什麼人類不會進化成連皮膚也可以呼吸呢?這樣不是更有利於生存嗎?


求贊嚶嚶嚶~

關於這種問題……最重要的一點就是要從進化歷史的角度來想問題,而不是自己覺得什麼樣子比較好生物就真的會被設計成什麼樣子……

1.魚類祖先中的鼻與「肺」

與直覺不同,鼻子最基礎的作用其實不是呼吸,而是嗅覺。一般魚類的鼻子都是不與口咽腔相同的,也就是說:只有外鼻孔,而沒有內鼻孔。大多數現存的魚都可以說有2對外鼻孔,水流從前面的鼻孔流進,流經嗅囊之後再從後面的鼻孔流出。可以很容易地看出:魚類的鼻子是沒有呼吸功能的。

白斑狗魚(Esox lucius)頭部側視圖;A 前鼻孔,P 後鼻孔(引自 Jonathan P.L Cox,2008)

雖然一般魚類的呼吸任務都是由鰓來完成的,然而在某些魚類中,鰾可以部分起到肺的作用,來進行輔助呼吸,比如雀鱔和弓鰭魚。有證據表明,魚的鰾與陸生脊椎動物的肺是同源的。而鰾和肺都是原腸的衍生物,是與消化道連通的。在現生的鰾輔助呼吸的魚中,這輔助呼吸也是通過在水面上空氣從口經由消化道進入鰾來實現的。所以我們有理由認為,在祖先狀態下,這種鰾,或者說「肺」的呼吸中,空氣也是從口進入的。

2.內鼻孔的出現

在現生陸生脊椎動物的肺呼吸中,空氣一般都是從鼻進入的,這就要求它們都要具有內鼻孔。關於內鼻孔的出現有幾種不同的觀點,目前比較流行的觀點是原先的後外鼻孔逐漸漂移,從而變為了內鼻孔。

長期以來這種觀點的主要疑難在於不能發現後外鼻孔與內鼻孔的中間過渡類型,而2004年,朱敏和Per E. Ahlberg發現肯氏魚(Kenichthys)的後外鼻孔恰好處在漂移的過渡階段,處在上頜骨和前頜骨之間,打斷了頜弓。為這種漂移學說提供了有力的證據。

3種肉鰭魚類的鼻孔位置;a,肯氏魚(Kenichthys campbelli)的頭骨側視圖;b,c,楊氏魚(Youngolepis);d,e,肯氏魚(Kenichthys);f,g,真掌鰭魚(Eusthenopteron);b,d,f為側面觀;c,e,g為腹面觀(Mx 上頜骨,Pmx 前頜骨,n.a 前外鼻孔,n.p 後外鼻孔,ch 內鼻孔;引自 Min Zhu Per E. Ahlberg,2004)

總結一下,鼻子本無呼吸功能,內鼻孔的出現才使得鼻子能夠承擔呼吸的任務,當口閉合或取食時,鼻子就成為了陸生脊椎動物呼吸的惟一通道。

關於皮膚呼吸,比如說兩棲動物就是有的,然而這不利於防止水分散失,這或許是其他陸生脊椎動物並無皮膚呼吸的原因。

主要參考文獻

Zhu, Min, and Per E. Ahlberg. "The origin of the internal nostril of tetrapods." Nature 432.7013 (2004): 94-97.

Cox, Jonathan PL. "Hydrodynamic aspects of fish olfaction." Journal of The Royal Society Interface 5.23 (2008): 575-593.

最後安利一篇朱敏寫的內鼻孔的故事


和耳朵也是相通的【偏題】


聽說過鼻淚管嗎,當你哭泣的時候會發現鼻子也堵了,鼻涕眼淚一塊流,聽說過咽鼓管嗎,坐飛機上升下降時,需要吞咽打開咽鼓管平衡內外耳道氣壓。所以通的不只是鼻子嘴巴,連耳朵和眼睛都是通的。


以下內容引用自

副標題: 達爾文醫學的新觀念

原作名: Why We Get Sick: The New Science of Darwinian Medicine,

作者:尼斯(美),威廉斯(美)

第九章,進化過程中的歷史遺留問題

自十萬人中,每年有一個被嗆死。這個死亡率與交通事故相比是微 不足道的。嗆死,不僅是人類進化史中一直存在的一種死亡原因,而 且所有脊椎動物都有這一設計上的毛病。我們的嘴長在鼻孔的下方, 但是是在頸部和胸腔。食管在氣管的後面,以致空氣的通道和食物的 通道在咽喉交叉。一旦食物堵住了交叉路口,或者走錯了路,空氣就 不能從肺里進出。所以,吞咽的時候,反射機制關閉氣管的開口不讓 食物竄入。不幸,反射機制的運轉不可能完美無缺,有反射失靈的時 候,「食物走錯了路」。為了應付這種偶然事件,我們有一種防禦: 嗆咳反射,一套精確的、協調的肌肉收縮和氣管收縮活動,製造一種 爆炸性的呼氣,用力趕出走錯了路的食物。萬一這個嗆咳機制不成功, 堵在氣管里的食物沒有能夠出去,就會窒息而死——除非,費爾在這個關鍵的時刻恰好來到身邊救你一命。 應當說,如果把呼吸和吞咽的通道分開,不讓它們交叉,要比安 排這種交通管制措施和後備的嗆咳機制要簡單可靠得多。這樣一種交 叉的安排,有什麼必要的理由嗎?答案非常簡單:沒有。這是一個歷 史遺留問題,沒有任何功能上的意義。在大氣中呼吸的脊椎動物,從 兩棲類到哺乳類都背上了這個兩條通道交叉的歷史包袱。而昆蟲和軟 體動物的呼吸道和消化系統就有著完全分開的比較明智的安排。 我們的呼吸消化交通問題是從一個古老的祖先開始的,一個很小 的蟲樣的動物以微生物為食物,在嘴的後面通過一個篩網狀區域把水 濾出。這個動物小到還不需要一個呼吸系統,溶解在水中的氧從它的 體表比較容易地被動擴散,基本上滿足了它的呼吸需要。後來,在進 化過程中,身體長大了,被動擴散不能充分滿足,就演化出呼吸系統 來。 如果進化是像現代工程項目那樣經過專家論證設計,這個新的呼 吸系統應當是一個重新設計過的全新的系統。但是,進化是邊施工, 邊設計的,事先沒有經過論證。它總是對已經存在的東西做一點小修 小改。消化系統前端的食物篩已經安排了一個很大的水流通過的面積。 不需要特別的改造,就能夠做一對鰓,讓水流通過,提供體內外氣體 交換的場所。以後增加的呼吸能力都是從這個食物篩慢慢地作一些修 改產生的。在長期的進化過程中逐漸集累起的一些效率稍微高一點的 非常希罕的突變。消化系統的一部分就這樣增加了一種新的額外的功 能——呼吸。而這時已經來不及考慮後來發生在賓夕法尼亞酒店會在 聖燭節發生的麻煩。今天,這種篩蟲期的動物仍可見於與現代脊椎動 物最接近的非脊椎動物親緣之中,它們的消化和呼吸系統是合在一起 的。如圖9-1所示。

圖9-1 被囊類動物幼蟲和已滅絕的脊椎動物祖先的呼吸和消化通道 示意圖,此為身體前段的橫剖面。 很久以後,演變成空氣呼吸,引起了某些使我們現在後悔的其它 進化過程。當一部分呼吸區域改變形成肺的時候,它從通向胃的食道 下面分離出去,演變出另外一個空氣呼吸的開口來,同時也就就地取 材地利用了現成的、位於上面的嗅覺器官鼻孔,而不再在頸前打另外 一個孔。所以氣流的開口在口腔的上方。空氣便只好在口咽的後部經 過食道前方進入氣管分支出來的地方再進入肺。這就是肺魚階段的情 形,見圖9-2。

圖9-2 高等脊椎動物肺魚期進化階段的呼吸和消化系統,此為中線 旁的縱剖面。虛線示後來發生的鼻孔與喉部交叉的聯接,如在哺乳 動物所見 於是一條很長的雙重功能的通道逐漸縮短到只留下一個危險的交 叉道口,然後我們和所有的高級脊椎動物都背上了這個歷史包袱。脊 椎動物都不可避免地有被食物嗆著的可能。達爾文在1859年指出,從 純功能的觀點看: 很難理解這種奇怪的事實:我們吞下的食物一定要從氣管開口的 上面通過。這樣有落入肺里的危險,且不說那關閉聲門的漂亮的發明。 我們確實要比其它哺乳動物還要倒霉,因為我們人類喉嚨的交通 問題又因為要便於說話而更加複雜化了。你曾經留意過馬是怎樣飲水 的嗎?它把嘴放進水裡飲水時並不停止呼吸。因為從它的鼻子的開口 到氣管的開口有一道很好的護欄,一條嵴樣的護欄把呼吸道和消化道 隔開。因此,當馬吞咽時,它可以利用這個護欄左邊或者右邊的空隙 呼吸。對於人類,為了說話,氣管的開口移到咽的更後方,從而使這 條護欄不能連接起來。至少在成年之後如此,只有嬰兒在初生後的幾 個月里可以同別的哺乳動物一樣同時吞咽乳汁和呼吸。一旦開始為說 話作準備依呀學語,就不能再像馬那樣飲水。人之所以容易被嗆,反 映了一種古老的適應不好的遺留問題又被很久之後的一種妥協方案進 一步惡化。

分割線

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這是一本很有趣而且不乏科學性的科普書,其中的魚例子我在《陳越增普通生物學》上見過,可以說比較靠譜。當年我看的是第一推動系列叢書里的這本,一個系列都是科普好書。


七竅相通啊 古人幹嘛騙你


進化論的選擇!那些鼻子和嘴巴不連通的人,在感冒鼻塞時都憋死了~


何止啊,五官都是通著的 以前往耳朵里滴藥水最後都流到了嘴裡


開個玩笑..別當真..如果進化成皮膚呼吸,胖子不得憋死..


鼻子和嘴巴,有時候吃飯嗆到鼻子會難受

鼻子和眼睛,才發現的,剛鼻子不通氣,揉了揉眼睛一下子就好了,眼鏡受刺激時會流鼻涕

耳朵和嘴巴,聽說耳鳴的時候,咬住後槽牙咽吐沫就能好一點

眼睛和耳朵,參見眼保健操最後一節

就想起來這麼多...


好讓我們在一飲而盡的時候不被憋死


有人放臭p的時候可以張嘴呼吸(′??`)


防止嚼東西時候憋死


因為它們不能移動?


這樣的進化方向使得人類幼崽在嘗試用嘴包住打開的水龍頭時不會因為壓力過大而把嘴巴漲破(我就不信就我一個人這麼干過(? ??_??)?)


喝吐的時候可以一起出,增加泄洪量


你就想這一個情形吧:假設呼吸道和口腔並不連通,你只能用鼻子呼吸,然後——你感冒了!兩個鼻孔都透不過氣來,驟然陷入了窒息的境況——人類因為幾次流行性感冒就瀕危了。


因為你有可能得鼻炎。


大概是為了考慮鼻炎患者的死活吧


這樣就可以把鼻涕吸回去,吞下去……


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