问题

吸入是不是人体在进化时没有考虑到的操作?

回答
你提出的这个问题非常有趣,也触及到了生物进化和生理运作的核心。简而言之,吸入(呼吸)之所以是人体(以及绝大多数动物)生命活动中至关重要的一个环节,恰恰说明它是经过了漫长而成功的进化过程塑造出来的,而不是没有被考虑到的操作。

然而,从另一个角度理解你的问题,也许你想问的是:“为什么吸入会带来潜在的风险,比如吸入异物、病原体等,这是否意味着进化在这方面存在‘疏漏’?” 如果是这个意思,那么我们可以更深入地探讨。

让我们详细地从几个方面来解析这个问题:

1. 呼吸是进化的“核心功能”,而非“疏漏”:

能量获取的基石: 绝大多数复杂的生命活动,包括思考、运动、生长、繁殖等,都需要大量的能量来支撑。对于动物来说,获取能量的最有效方式之一就是通过氧化磷酸化,这个过程需要将食物中的营养物质与氧气结合,释放能量。氧气就是通过呼吸进入体内的。没有高效的氧气获取途径,生命的形式将会截然不同,甚至不可能存在我们今天所知的复杂生命。
进化优势: 在地球生命进化的早期,当氧气在大气中逐渐积累时,那些能够有效利用氧气的生物获得了巨大的生存和繁殖优势。这促使了呼吸系统的出现和不断优化。
普遍性: 从简单的多细胞生物到复杂的脊椎动物,呼吸是一个普遍存在的生命特征,这本身就证明了它在进化中的核心地位。

2. 呼吸系统的精妙设计(进化考虑到的方面):

虽然呼吸是必需的,但正如你可能意识到的,它也确实存在一些潜在的“风险”。这是因为进化是一个“权衡”和“优化”的过程,而不是追求绝对完美。 呼吸系统在设计上,为了高效地完成氧气和二氧化碳的交换,采取了以下一系列精妙的策略,这些都是“考虑到的操作”:

多重屏障和过滤系统:
鼻腔: 这是第一道防线。鼻腔内的毛发(鼻毛)可以过滤掉空气中的较大颗粒物。鼻腔黏膜分泌的黏液可以黏附住更小的尘埃、细菌等。鼻腔弯曲的结构(鼻甲)增加了空气与黏液接触的面积,提高了过滤效率。同时,鼻腔还有加湿和加温空气的功能,保护娇嫩的肺泡。
喉咙和气管: 喉咙(咽)是呼吸道和消化道的交叉点,也有一系列保护机制。会厌软骨在吞咽时会向下覆盖气管入口,阻止食物和液体进入呼吸道。气管内壁覆盖着纤毛上皮,这些纤毛不断地向外摆动,将黏附在黏液上的异物和病原体推向喉咙,最终被咳出或吞咽。
支气管和支气管壁: 进一步细分的支气管内壁同样有纤毛和黏液腺,继续进行过滤和清除工作。

免疫细胞的驻扎: 在呼吸道的深处,包括肺泡内,有大量的免疫细胞(如巨噬细胞)驻扎,它们可以吞噬并清除侵入的细菌、病毒和尘埃颗粒。

咳嗽和打喷嚏反射: 这些是强大的清除机制。当有异物刺激到呼吸道黏膜时,会触发强烈的咳嗽或打喷嚏反应,将异物快速排出体外。

3. 为什么仍有“风险”(进化的局限性或妥协):

尽管有如此多的保护机制,但为什么我们仍然会呛到、感染肺炎,或者吸入一些有害物质?这恰恰说明了进化的“局限性”和“权衡”:

效率与风险的平衡: 呼吸是一个连续不断的过程,需要大量的空气通过。为了保证氧气能高效地进入血液,气道的设计必须相对开放。如果气道设计得过于狭窄或有太多障碍,会极大地影响呼吸效率,甚至导致缺氧。因此,进化必须在“过滤能力”和“气体交换效率”之间找到一个平衡点。一个完美无缺的过滤系统可能意味着效率极低的呼吸,从而扼杀了生命。
演化时间与复杂病原体: 我们的呼吸系统是在漫长的时间里与当时的病原体和环境相互作用而进化的。然而,细菌、病毒等微生物的进化速度非常快,它们也在不断地寻找新的入侵方式。当我们遭遇新型的或非常具有侵袭性的病原体时,我们现有的防御系统可能暂时无法完全应对。
生理结构带来的先天“设计缺陷”:
食道与气管的交叉: 如前所述,喉咙是食物和空气通道的交叉点。虽然有会厌软骨保护,但在某些情况下(如匆忙进食、说话时进食、或者神经控制出现问题时),会厌软骨未能及时关闭,导致食物或液体误入气管,引起呛咳甚至吸入性肺炎。从“绝对安全”的角度看,这是一个相对“脆弱”的设计,但考虑到要同时处理食物和空气,这是当时进化的一种“权衡”。
肺泡的结构: 肺泡是进行气体交换的主要场所,它们极其微小且数量庞大,增加了气体交换的表面积。但正是这种脆弱的结构,使得它们更容易受到外界有害物质的侵袭。

环境变化: 随着人类社会的发展,我们接触到的环境也在变化。工业污染、空气质量下降等都可能增加吸入有害物质的风险,这是进化可能没有“预测”到的快速变化。

总结:

吸入绝不是人体在进化时“没有考虑到的操作”。相反,呼吸是一个由基因精心编码、由一系列器官和细胞协同运作的极其复杂的生理过程,它是生命得以延续的关键,是数亿年进化的产物。

我们之所以会遇到吸入的“风险”,并非因为进化“疏忽”,而是因为:

进化是在“权衡”中进行的: 为了保证气体交换的效率,必须接受一定的潜在风险。
生命是一个动态的系统: 无论是生命体还是微生物,都在不断地进化和适应。
生理结构存在“妥协”: 为了实现多个重要功能(如进食和呼吸),某些交叉区域会存在一定的脆弱性。
环境因素的不断变化: 某些新的风险可能超出短期内进化的适应范围。

可以说,我们现在的呼吸系统是在面对特定历史时期的环境和生存压力下,经过反复选择和优化后形成的“最优解”,即使这个“最优解”并非完美无缺。我们身体的防御机制,如鼻毛、黏液、纤毛、免疫细胞、咳嗽反射等,都是进化为应对吸入风险而“考虑到的操作”,并且至今仍在不断地发挥作用。

网友意见

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不是。人的会厌软骨与喉头在正常吞咽时可以避免气管吸入异物[1]。偶然发生的意外可归因于当事人吃东西的方法不对或当事人的身体状况有问题,例如整块吞咽果冻或魔芋软糖之类能适应咽喉形状的危险物体、在吃饭时说话或发笑/抽泣、咽部肌肉被酒精麻痹、唾液产生量过低。

少量异物进入气管时,在正常情况下,人可以通过反射性的剧烈咳嗽将其喷出,这也是针对此类意外优化过的。

“导致死亡的案例很多”是个模糊的说法,这方面的统计其实也不是很完善。数字大一些的统计认为,2013 年,异物堵塞呼吸道杀死了约 162000 人(每 10 万人中 2.5 人);1990 年,这个数字是约 140000 人(每 10 万人中 2.9 人)[2]。数字小一些的统计则认为,2015 年发生了约 980 万起意外窒息事件(这包括溺水、药物过量、呼吸系统疾病等因素),导致 35600 人死亡[3]——你可以看出这有数量级差异。

将食物切成大小适中的小块或薄片并在吞咽前完全咀嚼,能够明显降低该食物堵塞呼吸道的概率。能咀嚼的食物都应当在吞咽前咀嚼,即使那东西是柔软的。无法安全进食的人可以使用喂食注射器。

演化没有“考虑”一说,动物可以自行开发身体的使用方法。任何有负面效果的性状或行为方式,只要还没严重影响个体活到产生可育后代,就有可能算是中性的、在种群中长期存续。哺乳形类的呼吸系统构造整体上沿用了陆生脊椎动物的祖传代码,是从食道上膨胀出去的。在大部分哺乳动物物种中,气管与食管自然地连接在一起。

在人和非人哺乳类中,幼体和老年个体相对容易因吸入物而窒息,因为幼体的气道直径小、咳嗽和呕吐的能力弱、吞咽相关的神经活动不完善、经常将非食物放进嘴里,老年个体的咀嚼能力降低、吞咽·呕吐相关的神经和肌肉功能不同程度减退。这是“用来防止出问题的构造还未完成或已经衰弱”,不等于该构造不起作用。

包括猫狗在内,宠物经常死于吸入性肺炎。吸入性肺炎是肺部吸入异物而导致的炎症和坏死,在哺乳动物身上通常由以下情况引起:

  • 奶瓶喂养——用奶瓶喂养哺乳动物幼体时,喂食速度经常比幼体吞咽的速度要快,有些液体可能会被吸入肺部。吸入性肺炎是奶瓶喂养的宠物幼体的常见死因。
  • 腭裂——如果哺乳动物幼体的上颚畸形地裂开,哺乳时液体乳汁很容易进入鼻腔,并被吸入肺部。
  • 强制喂食——将食物、水或药物过快地强行送入哺乳动物口中,有概率被吸入气管。吃饭时自己吃得太快、食物成块而没有嚼碎、一边吃一边用嘴吸气等情况都可能导致食物进入气管。试图在部分窒息时进食或饮水(包括被噎住时拿水送送)的哺乳动物也有患吸入性肺炎的风险。
  • 慢性呕吐或反流——胃内容物反复通过喉咙时,吸入气管的风险会增加。吸入性肺炎常见于食管动力障碍导致频繁反流的哺乳动物,例如咽部或食道疾病、老年性喉麻痹多发性神经病、重症肌无力。
  • 麻醉下的反流——被麻醉的哺乳动物会失去吞咽反射,无法正常保护呼吸道。在麻醉期间,哺乳动物的胃经常与食道和喉咙处于同一高度,胃内容物很容易被吸入气管,在麻醉前禁食可以防止这种情况。为紧急手术进行麻醉时可以使用抗呕吐药物。

大型哺乳动物中最常见的气管吸入物是大量液体。从口腔将食物吸入呼吸道的发病率远低于胃内容物返流到食道并侵入气管的发病率。

参考

  1. ^ 吞咽时,会厌下降、盖住喉头(气管顶部),喉头向上反射性运动,有效地封闭气管入口
  2. ^ GBD 2013 Mortality and Causes of Death Collaborators (2015). Global, regional, and national age-sex specific all-cause and cause-specific mortality for 240 causes of death, 1990-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet (London, England), 385(9963), 117–171. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)61682-2
  3. ^ GBD 2015 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators (2016). Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 310 diseases and injuries, 1990-2015: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet (London, England), 388(10053), 1545–1602. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)31678-6

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