鼓膜构成鼓室内侧壁（打呵欠为什么鼓膜会膨胀）

来，做个小实验。

捏住鼻子，用嘴巴鼓气，你有什么感觉？

你能感觉到耳朵里的鼓膜在向外鼓胀。

实验证明你的耳朵跟口腔是相通的。

在你吞咽食物，或者打呵欠的时候，也能感觉到咽喉活动引起鼓膜的膨胀。

为什么耳朵会跟口腔连通呢？

这个问题的答案藏在一条鱼的身上。揭开这个秘密的科研论文，已经由中国、瑞典、英国三国科学家联手发表在2022年5月的国际生物期刊《生态和演化前沿》上。

在漫长的演化路上，第一条鱼从海洋爬上陆地后，成为陆地上所有脊椎动物的先祖。科学家逐渐在化石和胚胎中，找到人类跟鱼类身体的对应结构。其中，最新的一个发现是人类中耳腔的鼓膜室，由鱼鳃上的喷水孔演化而来。这个发现很有趣，跟大家预期的不一样，并不是鱼耳结构演化成人类的耳朵，而是鱼鳃结构演化成为人类的耳朵。我们从头说起。

5.3亿年前的寒武纪，海洋里出现了最古老的脊椎动物。1亿年后，海洋里的鱼族兴旺发达。

鱼族分为两大类，硬骨鱼和软骨鱼。软骨鱼很少，我们最熟悉软骨鱼是鲨鱼和蝠鲼。除了软骨鱼外，江河湖泊和海洋里的大多数鱼类都是硬骨鱼。

古代硬骨鱼脸颊上的鼻孔演化成我们的呼吸结构，鳃盖上用来呼吸的喷水孔演化成我们的耳朵结构。

先解释一下，鱼类的喷水孔不是鼻孔。鼻孔长在眼睛的前面，喷水孔长在眼睛的后面。现代鱼类鼻孔的作用不是用来呼吸，而是用来闻味道。现代鱼类身上的喷水孔，才是用来呼吸的。

• 鱼的鼻孔

图片上可以看到，在鱼的脸颊上，眼睛的前面，每边有两个小洞，这是鱼的鼻孔。跟我们连通身体的鼻腔不一样，鱼的鼻腔没有接通身体内部，它只是一个长在脸颊上的U型通道。U型通道的底部是嗅觉感受器，通道两头开口，这是鱼类的前鼻孔和后鼻孔。水流从前鼻孔流入，后鼻孔流出，流经通道底部时，嗅觉感受器收集水中的气味分子，鱼就能闻见味道了。

• 鱼的喷水孔

鱼类的喷水孔长在鱼眼睛后面的鳃盖上，位于颌弓和舌弓之间，是一个退化的鳃裂。

软骨鱼身上的喷水孔，主要用途是吸入水流。水流进入喷水孔，辅助鱼类从水中吸收氧气。而硬骨鱼身上的喷水孔，可以直接用来吸入空气，比如多鳍鱼。不过现代硬骨鱼中，不少种类的喷水孔已经消失了。

图片上是多鳍鱼，多鳍鱼拥有原始的，可以用来呼吸的肺。当水中氧气浓度降低时，你会看见多鳍鱼冒出水面，通过头顶上的喷水孔呼吸，发出响亮的吸气声。

那么现在问题来了，喷水孔是怎么形成的，为什么说它是退化的鳃裂？我们接着看化石证据。

2002年，中科院古脊椎所研究团队在浙江长兴，挖掘出一种原始的真盔甲鱼化石，取名曙鱼。团队把曙鱼带到瑞士苏黎世进行无损扫描，然后重建了三维复原。

曙鱼在眼睛后面的第一个鳃囊，是位于颌弓和舌弓之间的舌颌囊。舌颌囊跟后面的5个鳃囊完全一样，并没有退化的痕迹。也就是说，在现代鱼类鳃囊退化成喷水孔的位置上，曙鱼拥有一个完整的鳃囊结构，并没有退化成喷水孔。

2017年，研究团队在云南曲靖，挖掘出一种宽甲鱼的化石。宽甲鱼化石上，在眼睛后面的第一个鳃囊中，完整地保存了鳃丝的痕迹。宽甲鱼化石，进一步证实了盔甲鱼眼睛后的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的鳃，而不是退化的喷水孔。

两种化石为喷水孔的起源提供了最确切的解剖证据。研究团队自此基础上，建立了从鱼类喷水孔到人类中耳的演化序列。

早期的硬骨鱼通过喷水孔呼吸。

过了几千万年后，出现了肉鳍鱼，比如肺鱼。肉鳍鱼已经拥有了陆地生活的必备条件，有肺，不用通过鳃，能直接用肺呼吸。肉鳍鱼没有继续用喷水孔呼吸，而是打通了外部鼻腔和口腔的连接，开始用鼻孔呼吸。

当鼻孔变成主要的呼吸通道之后，原先进气的喷水孔变得多余了。

登上陆地的古鱼类，面临全新的生活环境，继续发展新的感官，这时，失去呼吸功能的喷水孔演化成了中耳腔内的咽鼓管。

看图片，咽鼓管是人体的一个深藏不露的独立结构，一端接通柔软的鼻咽部，另一端接通中耳。咽鼓管在大多数时间处于关闭状态，当你打呵欠或是吞咽的时候，它会瞬间开放，让空气从鼻咽部进入鼓室，保持中耳鼓膜内外的气压平衡。这也是开头小实验时，你能感觉到的鼓膜外胀现象。

古鱼类的喷水孔连通了口腔和鱼鳃，这是它的呼吸通道。而当喷水孔演化成咽鼓管后，依然接通着你的口腔和耳朵。

口腔和耳朵相连，这是古鱼祖先留在你身上的烙印，证明在4亿年前，你曾经用鳃呼吸过。

好了，鱼类喷水孔的秘密先聊到这儿。

关注法兰西is培根，为你讲解自然界的秘密，下期见。

参考资料：

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