鼓膜構成鼓室內側壁（打呵欠為什麼鼓膜會膨脹）

2023-05-10 04:41:36

來，做個小實驗。

捏住鼻子，用嘴巴鼓氣，你有什麼感覺？

你能感覺到耳朵裡的鼓膜在向外鼓脹。

實驗證明你的耳朵跟口腔是相通的。

在你吞咽食物，或者打呵欠的時候，也能感覺到咽喉活動引起鼓膜的膨脹。

為什麼耳朵會跟口腔連通呢？

這個問題的答案藏在一條魚的身上。揭開這個秘密的科研論文，已經由中國、瑞典、英國三國科學家聯手發表在2022年5月的國際生物期刊《生態和演化前沿》上。

在漫長的演化路上，第一條魚從海洋爬上陸地後，成為陸地上所有脊椎動物的先祖。科學家逐漸在化石和胚胎中，找到人類跟魚類身體的對應結構。其中，最新的一個發現是人類中耳腔的鼓膜室，由魚鰓上的噴水孔演化而來。這個發現很有趣，跟大家預期的不一樣，並不是魚耳結構演化成人類的耳朵，而是魚鰓結構演化成為人類的耳朵。我們從頭說起。

5.3億年前的寒武紀，海洋裡出現了最古老的脊椎動物。1億年後，海洋裡的魚族興旺發達。

魚族分為兩大類，硬骨魚和軟骨魚。軟骨魚很少，我們最熟悉軟骨魚是鯊魚和蝠鱝。除了軟骨魚外，江河湖泊和海洋裡的大多數魚類都是硬骨魚。

古代硬骨魚臉頰上的鼻孔演化成我們的呼吸結構，鰓蓋上用來呼吸的噴水孔演化成我們的耳朵結構。

先解釋一下，魚類的噴水孔不是鼻孔。鼻孔長在眼睛的前面，噴水孔長在眼睛的後面。現代魚類鼻孔的作用不是用來呼吸，而是用來聞味道。現代魚類身上的噴水孔，才是用來呼吸的。

圖片上可以看到，在魚的臉頰上，眼睛的前面，每邊有兩個小洞，這是魚的鼻孔。跟我們連通身體的鼻腔不一樣，魚的鼻腔沒有接通身體內部，它只是一個長在臉頰上的U型通道。U型通道的底部是嗅覺感受器，通道兩頭開口，這是魚類的前鼻孔和後鼻孔。水流從前鼻孔流入，後鼻孔流出，流經通道底部時，嗅覺感受器收集水中的氣味分子，魚就能聞見味道了。

魚類的噴水孔長在魚眼睛後面的鰓蓋上，位於頜弓和舌弓之間，是一個退化的鰓裂。

軟骨魚身上的噴水孔，主要用途是吸入水流。水流進入噴水孔，輔助魚類從水中吸收氧氣。而硬骨魚身上的噴水孔，可以直接用來吸入空氣，比如多鰭魚。不過現代硬骨魚中，不少種類的噴水孔已經消失了。

圖片上是多鰭魚，多鰭魚擁有原始的，可以用來呼吸的肺。當水中氧氣濃度降低時，你會看見多鰭魚冒出水面，通過頭頂上的噴水孔呼吸，發出響亮的吸氣聲。

那麼現在問題來了，噴水孔是怎麼形成的，為什麼說它是退化的鰓裂？我們接著看化石證據。

2002年，中科院古脊椎所研究團隊在浙江長興，挖掘出一種原始的真盔甲魚化石，取名曙魚。團隊把曙魚帶到瑞士蘇黎世進行無損掃描，然後重建了三維復原。

曙魚在眼睛後面的第一個鰓囊，是位於頜弓和舌弓之間的舌頜囊。舌頜囊跟後面的5個鰓囊完全一樣，並沒有退化的痕跡。也就是說，在現代魚類鰓囊退化成噴水孔的位置上，曙魚擁有一個完整的鰓囊結構，並沒有退化成噴水孔。

2017年，研究團隊在雲南曲靖，挖掘出一種寬甲魚的化石。寬甲魚化石上，在眼睛後面的第一個鰓囊中，完整地保存了鰓絲的痕跡。寬甲魚化石，進一步證實了盔甲魚眼睛後的第一鰓囊是具有正常呼吸功能的鰓，而不是退化的噴水孔。

兩種化石為噴水孔的起源提供了最確切的解剖證據。研究團隊自此基礎上，建立了從魚類噴水孔到人類中耳的演化序列。

早期的硬骨魚通過噴水孔呼吸。

過了幾千萬年後，出現了肉鰭魚，比如肺魚。肉鰭魚已經擁有了陸地生活的必備條件，有肺，不用通過鰓，能直接用肺呼吸。肉鰭魚沒有繼續用噴水孔呼吸，而是打通了外部鼻腔和口腔的連接，開始用鼻孔呼吸。

當鼻孔變成主要的呼吸通道之後，原先進氣的噴水孔變得多餘了。

登上陸地的古魚類，面臨全新的生活環境，繼續發展新的感官，這時，失去呼吸功能的噴水孔演化成了中耳腔內的咽鼓管。

看圖片，咽鼓管是人體的一個深藏不露的獨立結構，一端接通柔軟的鼻咽部，另一端接通中耳。咽鼓管在大多數時間處於關閉狀態，當你打呵欠或是吞咽的時候，它會瞬間開放，讓空氣從鼻咽部進入鼓室，保持中耳鼓膜內外的氣壓平衡。這也是開頭小實驗時，你能感覺到的鼓膜外脹現象。

古魚類的噴水孔連通了口腔和魚鰓，這是它的呼吸通道。而當噴水孔演化成咽鼓管後，依然接通著你的口腔和耳朵。

口腔和耳朵相連，這是古魚祖先留在你身上的烙印，證明在4億年前，你曾經用鰓呼吸過。

好了，魚類噴水孔的秘密先聊到這兒。

關注法蘭西is培根，為你講解自然界的秘密，下期見。

參考資料：

1、The Evolution of the Spiracular Region From Jawless Fishes to Tetrapods