Cá phổi

Cá phổi là nhóm cá thuộc phân lớp Dipnoi. Chúng nổi bật với những đặc điểm nguyên thủy trong lớp Cá xương (Osteichthyes), như khả năng thở không khí và cấu trúc nguyên thủy trong lớp Cá vây thùy (Sarcopterygii), với các vây thùy và xương nội tại phát triển. Hiện nay, cá phổi chỉ còn ở một số vùng tại châu Phi, Nam Mỹ và Australia. Sự phân bố của chúng phản ánh lịch sử phân bố cổ đại trong siêu lục địa Gondwana và các sự kiện tuyệt chủng sau đó.

Giải phẫu và Hình thái

Cá phổi đều có các dây sống bằng sụn và răng phát triển ở vòm miệng. Các nhóm cá phổi cơ bản còn giữ được răng và hộp sọ xương hóa, trong khi nhiều loài khác, bao gồm cả loài hiện đại, cho thấy sự suy giảm rõ rệt của xương biên và hộp sọ sụn hóa. Cá phổi nguyên thủy có xương hộp sọ được phủ bằng cosmine, nhưng các loài sau Devon có vỏ hộp sọ dưới da và mất lớp cosmine. Các loài hiện tại có sự hợp nhất đáng kể của xương hộp sọ và không tương đồng với xương của cá vây tia (Actinopterygii) hay động vật bốn chân (Tetrapoda). Cá phổi đã phát triển lỗ mũi bên trong giống như choana ở các loài bốn chân, và bộ não của chúng có sự tương đồng với bộ não lissamphibia, ngoại trừ cá phổi Queensland có bộ não giống Latimeria. Bộ răng của cá phổi có hình dạng đặc biệt với các răng da tạo thành bề mặt nghiền đều.

Cá phổi hiện tại giữ nhiều đặc điểm của dạng phôi thai và có bộ gen lớn nhất trong các động vật có xương sống.

Tất cả các loài cá phổi hiện tại có cơ thể thuôn dài với các cặp vây ức và vây khung chậu nhiều thịt, cùng một vây đuôi thay thế cho các vây lưng, đuôi và vây hậu môn ở các loài cá khác. Hệ hô hấp của cá phổi rất đặc biệt, với phổi kết nối trực tiếp với thanh quản và hầu mà không qua khí quản. Trong khi các loài cá khác hít thở không khí bằng bọng khí đơn giản, cá phổi có phổi chia thành nhiều túi khí nhỏ, tối đa hóa diện tích bề mặt trao đổi khí.

Hầu hết cá phổi hiện tại có hai lá phổi, ngoại trừ cá phổi Úc chỉ có một lá. Phổi của cá phổi tương tự như phổi của động vật bốn chân, kéo dài từ bề mặt bụng của thực quản và ruột, giống như loài tứ mao và bichir.

Lịch sử và Sinh thái

Hành vi

Cá phổi châu Phi và Nam Mỹ có khả năng sống sót qua mùa khô bằng cách ẩn mình trong bùn và ngủ hè trong suốt mùa khô. Chúng làm chậm quá trình trao đổi chất xuống còn dưới 1/60 mức bình thường và chuyển hóa amonia thành urê ít độc hơn. Việc ẩn mình trong bùn cũng được ghi nhận ở một nhóm cá phổi hóa thạch, Gnathorhizidae. Mặc dù có thể đây là đặc điểm chung với cá phổi hiện đại, cũng có thể đó là kết quả của tiến hóa hội tụ. Cá phổi ăn tạp, bao gồm cá, côn trùng, giáp xác, giun, nhuyễn thể, lưỡng cư và thực vật, với van xoắn ruột thay vì dạ dày thực sự.

Cá phổi có thể sống rất lâu. Một cá thể cá phổi Queensland tại bể cá Shedd ở Chicago đã sống từ năm 1933 đến 2017, khi nó qua đời do suy giảm sức khỏe theo tuổi tác.

Lịch sử phân loại

Việc phân loại cá phổi có thể được xem xét từ góc độ vị trí của chúng trong số các loài cá xương (Osteichthyes) và mối quan hệ phân loại của chúng.

Vấn đề này đã được giải quyết tương đối rõ ràng. Trong cây phát sinh loài của cá xương, nhánh cá phổi gần gũi nhất với Powichthyes, và do đó với bộ Porolepiformes. Cùng với bộ này, chúng tạo thành cận lớp Dipnomorpha (cá phổi). Dipnomorpha là nhóm chị em với nhóm Tetrapodomorpha (động vật bốn chân). Hai nhóm này hợp thành nhóm Rhipidistia, nhóm này là chị em với phân lớp Coelacanthimorpha.

Vấn đề thứ hai khó giải quyết hơn nhiều. Trong khi cá phổi kỷ Devon có hóa xương hộp sọ đủ để xác định mối quan hệ thì các loài cá phổi hậu-Devon (nhóm đã tuyệt chủng) chỉ còn lại vỏ hộp sọ và răng, phần còn lại là sụn. Nhiều đơn vị phân loại có thể không đơn ngành. Các nghiên cứu phát sinh loài hiện nay hỗ trợ mối quan hệ dưới đây cho các đơn vị phân loại chính trong cá phổi.

Lớp Sarcopterygii
Nhánh Dipnomorpha
Bộ Dipnoi

--†Họ Diabolichthyidae

|--†Họ Uranolophidae
| | __,--†Họ Speonesydrionidae
'-|-| '--†Họ Dipnorhynchidae
|--†Họ Stomiahykidae
'---| ___,--†Họ Chirodipteridae
| '-|--†Họ Holodontidae
| |--†Họ Dipteridae
| | __,--†Họ Fleurantiidae
'-| '--†Họ Rhynchodipteridae
'--†Họ Phaneropleuridae
|--†Họ Ctenodontidae
'-|--†Họ Sagenodontidae
'-|--†Họ Gnathorhizidae
'—Bộ Ceratodontiformes
|--†Họ Asiatoceratodontidae
|--†Họ Ptychoceratodontidae
|--Họ Ceratodontidae
| '--†Chi Ceratodus
| '--†Chi Metaceratodus
'—Họ Neoceratodontidae
| '--†Chi Mioceratodus
| '--Chi Neoceratodus - Cá phổi Queensland
'--Bộ Lepidosireniformes
'—Họ Lepidosirenidae - Cá phổi Nam Mỹ
'--Họ Protopteridae - Cá phổi châu Phi

Chú thích

• Thông tin về Cá phổi trên Wikispecies
• Ahlberg P.E, Smith M.M và Johanson Z, (2006). Tính linh hoạt phát triển và sự khác biệt trong răng của cá phổi (Dipnoi) cổ đại. Evolution and Development 8(4):331-349.
• Schultze H.P và Chorn J., (1997). Chi Sagenodus và sự khởi đầu của cá phổi hiện đại. Contributions to Zoology 61(7):9-70.

Tài nguyên bên ngoài

• Cá phổi trên Palaeos.com Lưu trữ ngày 13-03-2006 trên Wayback Machine
• Cá phổi tại Viện bảo tàng cổ sinh vật học của Đại học California