ফুসফুস মেরুদণ্ডী প্রাণীর একটি অঙ্গ যা শ্বাস-প্রশ্বাসের কাজে ব্যবহৃত হয়। এই শ্বাসযন্ত্রটির প্রধান কাজ হলো বাতাস থেকে অক্সিজেনকে রক্তপ্রবাহে নেওয়া এবং রক্তপ্রবাহ হতে কার্বন ডাই-অক্সাইডকে বাতাসে নিষ্কাশন করা। এই গ্যাস আদান-প্রদান করা হয় বিশেষায়িত কোষ দ্বারা তৈরী, খুবই পাতলা দেয়াল বিশিষ্ট লক্ষাধিক বায়ু থলির দ্বারা যাকে অ্যালভিওলাই বলে। এর শ্বাসকার্য ছাড়া অন্য কাজও আছে। ফুসফুস সংক্রান্ত চিকিৎসাবিজ্ঞানের পরিভাষা শুরু হয় পালমো- (pulmo-),ল্যাটিন-পালমোনারিয়াস (pulmonarious) (ফুসফুসের) অথবা নিউমো- (pneumo-) গ্রিক- (πνεύμω) ফুসফুস দ্বারা।
শ্বাসপ্রশ্বাস সংক্রান্ত কাজ
বায়বীয় শ্বসনের দ্বারা শক্তি উৎপাদনে অক্সিজেন প্রয়োজন এবং উপজাত হিসাবে কার্বন ডাই-অক্সাইড উৎপন্ন হয়। ফলে কার্যকরভাবে কোষে অক্সিজেন সরবরাহ এবং কোষ হতে কার্বন ডাই-অক্সাইড নিষ্কাশন করার প্রযোজনীয়তা তৈরি হয়। ক্ষুদ্রজীব, যেমন এককোষী ব্যাকটেরিয়ায়, এই বায়ু বিনিময় পদ্ধতি পুরোপুরিভাবে সরল ব্যাপনের মাধ্যমে হয়ে থাকে। বৃহৎ জীবে যা সম্ভব নয়, কারণ বায়ুমন্ডল হতে ব্যাপনের মাধ্যমে অক্সিজেন গ্রহণ করার জন্য ক্ষুদ্র একটি অংশই মাত্র তার বহিরাবরনের নিকটে থাকে। দুটি প্রধান অভিযোজন জীবের জন্য বহুকোষীয়তা অর্জন সম্ভব করেছে: একটি কার্যকারী সংবহনতন্ত্র (circulatory system) যা দেহের গভীরতম কলাসমূহে রক্তের মাধ্যমে গ্যাসের আদান প্রদান করে, এবং একটি বৃহৎ অভ্যন্তরীণায়ীত শ্বসনতন্ত্র (respiratory system) যা বায়ুমন্ডল হতে অক্সিজেন আহরণ করে দেহে সর্বরাহ করার কাজকে কেন্দ্রীভূত করে, যেখান থেকে একে দ্রুত সংবহনতন্ত্রে ছড়িয়ে দেওয়া যায়।
বায়ু-শ্বাসী মেরুদন্ডীদের শ্বাসপ্রশ্বাস একটি ধারাবাহিক পর্যায়ে সম্পন্ন হয়। বায়ু শ্বাসনালীর মাধ্যমে প্রাণীর ভেতরে প্রবেশ করে- যা সরিসৃপ, পাখী এবং স্তন্যপায়ী প্রানীর ক্ষেত্রে প্রায়শ নাক, ফ্যারিংক্স, ল্যারিংক্স, ট্রাকিয়া (বায়ুনালীও বলা হয়), ব্রাংকাই ও ব্রাংকিওল; এবং শ্বসন বৃক্ষের (respiratory tree) প্রান্তিক প্রশাখা সমূহ দ্বারা গঠিত। স্তন্যপায়ী প্রানীর ফুসফুসগুলো প্রচুর অ্যালভিওলাইয়ের দ্বারা গঠিত, যা বায়ু বিনিময়ের জন্য বৃহৎ পৃষ্ঠতল সরবরাহ করে থাকে। অ্যালভিওলাইয়ের পৃষ্ঠদেশের উপরে সূক্ষ কৌশিকনালীর একটি জালিকার ভেতর দিয়ে রক্ত চলাচল করে। বায়ু হতে প্রাপ্ত অক্সিজেন অ্যালভিওলাইয়ের ভিতরে রক্তপ্রবাহে ব্যপিত হয়, এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড রক্ত হতে অ্যালভিওলাইয়ে ব্যপিত হয়, উভয়ই পাতলা অ্যালভিওলিয় পর্দার (alveolar membrane) ভেতর দিয়ে সম্পন্ন হয়।
বায়ু টানা এবং ছাড়া ঘটে থাকে পেশীর দ্বারা; আদিযুগের চতুশ্পদ্বীদের ক্ষেত্রে, ফুসফুসে বায়ু টেনে নিত ফ্যারিন্জিয় পেশী, পক্ষান্তরে সরীসৃপ, পাখী এবং স্তন্যপায়ীরা আরও জটিল পেশীকংকালতন্ত্র ব্যবহার করে। স্তন্যপায়ীতে একটি বড় পেশী, ডায়াফ্রাম (তদুপরি অন্তস্থঃ আন্তঃপাজরীয় পেশীসমূহ), বায়ু চলাচল চালায় পর্যায়ক্রমিকভাবে আন্তঃবক্ষীয় (intra-thoracic) আয়তন ও চাপ পরিবর্তনের মাধ্যমে; আয়তনের বৃদ্ধি ঘটালে এবং সেকারণে ভেতরের চাপ কমে গিয়ে বায়ুপথ দিয়ে বায়ু ভিতরে প্রবেশ করে, এবং আয়তন হ্রাস ও চাপ বাড়িয়ে এর বিপরীত ঘটনা ঘটান হয়। স্বাভাবিক শ্বাসপ্রশ্বাসে, শ্বাসত্যাগ একটা অক্রিয় ঘটনা যেখানে কোন পেশী সংকোচন হয় না (মধ্যচ্ছদা শিথিল থাকে)।
এই বায়ু টেনে নেওয়া এবং ছাড়ার আরেক নাম বায়ুচলন (ventilation)। সর্বোচ্চ পরিমাণ বায়ু টেনে নেওয়ার পর সর্বোচ্চ যে পরিমাণ বায়ু একজন ব্যক্তি নিঃসৃত করতে পারে তাকে অপরিহার্য ধারনক্ষমতা (Vital capacity) বলা হয়। একজন ব্যক্তির অপরিহার্য ধারনক্ষমতা স্পাইরোমিটারের (spirometry) সাহায্যে নির্ণয় করা যায়। অন্যান্য শরীরবৃত্ত্বিয় পরিমাপের সমন্নয়ে, অপরিহার্য ধারনক্ষমতা ফুসফুসের রোগ নির্ণয়ে সাহায্য করে। ফুসফুসের যে অসংখ্য সুক্ষ্ণ সু্ক্ষ্ণ রক্তজালক পরিবেষ্টিত বায়ু প্রকোষ্ঠে গ্যাসীয় আদান প্রদান ঘটে তাদের আ্যলভিওলাই বলে।
শ্বাসপ্রশ্বাস ছাড়া অন্যান্য কাজ
বায়ু বিনিময় ও হাইড্রজেন আয়ন ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণের মত শ্বাসপ্রশ্বাস সংক্রান্ত কাজ ছাড়াও ফুসফুস আরও যেসকল কাজ করে থাকে সেগুলো হলো:
- ধমনীয় রক্তে ঔষধ হিসাবে ব্যবহৃত ‘প্রানীদেহে কার্যকর সক্রিয় বস্তু’ ও ‘ঔষধ-উপাদানের ঘণত্ব’ প্রভাবিত করে।
- শিরায় তৈরি হওয়া ছোট রক্ত পিন্ড অপসারন করে।
- হৃৎপিণ্ডের প্রতিরক্ষার জন্য নরম, ঘাতসহ স্তর হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যা প্রায় চারপাশে হতে হৃৎপিণ্ডকে ঘিরে থাকে।
স্তন্যপায়ীর ফুসফুস
স্তন্যপায়ীর ফুসফুসের বুনট স্পঞ্জের মত এবং এপিথেলিয়ামের স্তর দ্বারা গঠিত এর কুন্চিত অন্তস্থঃতল বহিস্থঃতল অপেক্ষা অনেক বড়। মানুষের ফুসফুস এজাতীয় ফুসফুসের প্রতিনিধিত্বকারী।
শারীরবিদ্যা
মানবদেহে ট্রাকিয়া দুই ভাগ হয়ে দুটি প্রধান ব্রংকাই গঠন করেছে যা ফুসফুসদ্বয়ে ভেতরে প্রবেশ করেছে। ফুসফুসের ভেতর ব্রংকাই আরো বহুবার বিভক্ত হয়ে ব্রংকিওল গঠন করে। ব্রংকিয়াল ট্রি আরও বিভক্ত হয়ে টারমিনাল ব্রংকিওলে গিয়ে শেষ হয়, যা অ্যালভিওলার স্যাকের সাথে যুক্ত। প্রতিটি অ্যালভিওলার স্যাক আঙ্গুরের ঝোপার মত অ্যালভিওলাইয়ের গুচ্ছের সমন্নয়ে গঠিত। প্রতিটি অ্যালভিওলাই রক্তনালীর দ্বারা আষ্টেপৃষ্ঠে মোরানো থাকে এবং প্রকৃতপক্ষে এখানেই গ্যাস বিনিময় হয়ে থাকে। অক্সিজেনশূন্য রক্ত হৃৎপিণ্ড হতে পালমোনারী ধমনীর মধ্য দিয়ে ফুসফুসে সঞ্চালিত হয়, যেখানে কার্বন ডাই-অক্সাইডের বিনিময়ে অক্সিজেন রক্তেরলোহিত রক্তকণিকার হিমোগ্লবিনে ব্যপিত হয়। অক্সিজেনপূর্ণ রক্ত পালমোনারী শিরার মধ্য দিয়ে হৃৎপিণ্ডে পৌছে এবং সেখান হতে তা সিস্টেমিক সারকুলেশনে (তান্ত্রিক রক্তসঞ্চালন) সঞ্চালিত হয়।
মানব ফুসফুস হৃৎপিণ্ডের দুপাশে অবস্থিত যা প্লুরা পর্দা দ্বারা আবৃত। এক রকম দেখতে হলেও, ফুসফুস দুটি হুবহু অনুরুপ নয়। উভয়ই কতগুলো লোব-এ বিভক্ত, ডানে তিনটি এবং বামে দুটি। প্রতিটি লোব কতগুলো লোবিউলে বিভক্ত, যা খালি চোখে দৃষ্টিগোচর ফুসফুসের খুদ্রতম ষড়ভুজাকৃতি অংশ। ধুমপায়ী ও শহুরে মানুষদের লোবিউলকে বিভক্তকারী কানেক্টিভ টিস্যু (যোজক কলা) প্রায়শ কালচে রং ধারণ করে। ডান ফুসফুসের মধ্যবর্তী সীমারেখা প্রায় উল্লম্ব, যেখানে বাম ফুসফুসে একটি কার্ডিয়াক নচ (হৃদ খাঁজ) থাকে। কার্ডিয়াক নচ হলো হৃৎপিণ্ডের আকার অনুযায়ী তাকে ধারণ করার উপযোগী একটি অবতল জায়গা। ফুসফুসগুলো ক্ষেত্র বিশেষে “অতিগঠিত” এবং এদের সংরক্ষিত আয়তন বিশ্রামাবস্থায় নির্ধারিত অক্সিজেন বিনিময়ের আয়তন হতে অনেক বেশি। এ কারণেই ফুসফুসের ক্ষমতা লক্ষণীয়ভাবে না কমেও কোন ব্যক্তি দীর্ঘ দিন ধূমপান করে যেতে পারেন। এধরনের ক্ষেত্রে ফুসফুসের একটি ক্ষুদ্র অংশেই গ্যাস বিনিময়ের জন্য রক্ত সরবরাহ হয়ে থাকে। ব্যায়ামের ফলে অক্সিজেনের প্রয়োজনীয়তা বৃদ্ধি পেলে, ফুসফুসের অপেক্ষাকৃত বৃহৎ অংশে রক্ত সরবহৃত হয়, যা শরীরের প্রয়োজনীয় CO2/O2 বিনিময়কে সম্ভব করে তোলে।
ফুসফুসের অন্তর্ভাগ অতন্ত আর্দ্র, যা ব্যাক্টেরিয়ার বৃদ্ধিতে উপযোগী। শ্বসনতন্ত্রের অনেক অসুস্থতার জন্য ফুসফুসের এই ব্যাকটেরিয়া বা ভাইরাসজনিত প্রদাহ দায়ী।
এভিয়ান (পাখির) ফুসফুস
স্তন্যপায়ীর ন্যায় পাখির ফুসফুসে অ্যালভিওলাই দ্বারা গঠিত নয়। তার বদলে এটি লক্ষাধিক সরু প্যারাব্রংকাই দ্বারা গঠিত, যা উভয় দিকে ডর্সোব্রংকাই (পশ্চাৎ-ব্রংকাই) ও ভেন্ট্রব্রংকাই (সম্মুখ-ব্রংকাই) এর সাথে যুক্ত। বায়ু প্যারাব্রংকাইয়ের মৌচাক সদৃশ্য দেয়ালের ভেতর দিয়ে প্রবাহিত হয়ে বায়ু-কৌশিকনালিতে (air capillaries) প্রবেশ করে, যেখানে বিপরীতগামী রক্ত-কৌশিকনালির সাথে অক্সিজেন ও কার্বন ডাই-অক্সিইড বিনিময় হয়। এই বিনিময় হয় ব্যাপনের মাধ্যমে, যা একটি বিপরীত ঘনত্বগামী বিনিময় পদ্ধতি।
এভিয়ান ফুসফুসে দুই সেট বায়ুথলী থাকে, একটি সামনের দিকে এবং অন্যটি পেছনের দিকে। শ্বাস নিলে, বায়ু পেছনের দিকে কডাল থলীতে প্রবাহিত হয় এবং অল্প একটি অংশ সামনের দিকে প্যারাব্রংকাইয়ের ভিতর দিয়ে প্রবাহিত হয় ও ক্রেনিয়াল বায়ুথলীতে রক্তকে অক্সিজেনাইত করে। শ্বাস ছাড়লে, ক্রেনিয়াল বায়ুথলীর অক্সিজেনহীন বায়ু বেড়িয়ে যায়, এবং এরপর কডাল থলীতে রক্ষিত অক্সিজেনপূর্ণ বায়ু প্যারাব্রংকাই হয়ে ক্রেনিয়াল বায়ুথলীর অবশিষ্ট বায়ুসহ বেড়িয়ে যায়। এভিয়ান ফুসফুসের ভিতর দিয়ে প্রবিহিত বায়ু-প্রবাহ যেন একই দিকে চালিত হয়- পেছন থেকে সামনে, তা বায়ু থলীর এই জটিল পদ্ধতি নিষ্চিৎ করে। এটি স্তণ্যপায়ী প্রাণির শ্বসণ পদ্ধতি হতে পৃথক, যেখানে ফুসফুসে বায়ুপ্রবাহ জোয়ার-ভাটার মত, শ্বাস গ্রহণ ও বর্জন পরস্পর বিপরীত। একমুখী বায়ুপ্রবাহ ব্যবহারের জন্য, এ্যভিয়ান ফুসফুস শ্বাস নেওয়া বায়ু হতে সর্ব্বোচ্চ আক্সিজেন নিষ্কাসন করতে পারে। এজন্য পাখিরা যত উচ্চতায় উড়তে পারে তত উচুতে স্তন্যপায়ীরা হাইপোক্সিয়ায় মারা যাবে এবং সমওজন বিশিষ্ট স্তন্যপায়ী হতে তারা উচ্চ বিপাকীয় হারও বযায় রাখতে পারে। তন্ত্রের জটিলতার কারণে, ভুলবোঝাবুঝিও বেশি এবং এটা অসমর্থিতভাবে বিশ্বাস করা হয় যে পুরো শ্বসন তন্ত্রে বায়ু একবার ঘুরে আসতে এদেরকে দুইটি শ্বাস চক্র সম্পন্ন করতে হয়। পাখির ফুসফুস দুটি শ্বসন চক্রের মধ্যবর্তী সময়ে কোন থলেতেই বায়ু ধরে রাখে না, পুরো শ্বসনকার্যেই বায়ু পেছন হতে সামনের থলেতে নিরবিচ্ছিন্নভাবে চলতে থাকে। এই ধরনের ফুসফুসের গঠনকে বলে সঞ্চালনী ফুসফুস (circulatory Lung) যা বেশিরভাগ প্রাণী ব্যবহৃত হাপর ফুসফুস (bellows lung) হতে পৃথক।
সরীসৃপ ফুসফুস
এ্যাক্সিলারি পেশী দ্বারা পাঁজরের সম্প্রসরন ও প্রসারন এবং মুখবিবরীয় সঞ্চালনের (buccal pumping) মাধ্যমে সাধারণত রেপ্টাইলিয়ান ফুসফুসে বায়ু চলাচল করে থাকে। ক্রকোডাইলিয়ানরা হেপাটিক পিস্টোন পদ্ধতিও ব্যাহার করে। যেখানে পিউবিক অস্থির (শ্রোণীচক্রের একটি অস্থি) সাথে একটি পেশী দ্বারা সংযুক্ত যকৃৎ পেছন দিকে সরে আসে, ফলে ফুসফুসের নিম্নতল পেছন দিকে নেমে এসে ফুসফুসকে সম্প্রসারিত করে।
উভচরী ফুসফুস
ব্যাঙ ও অন্যান্য উভচরের ফুসফুস গঠন বেলুনের মত, যেখানে বায়ু বিনিময় শুধু ফুসফুসের বহিরাবরনণেই সীমিত। যদিও এটি খুব পর্যাপ্ত নয়, কিন্তু উভচরদের শ্বসন হার খুব কম এবং তাদের আর্দ্র বহিরাবরনে মাধ্যমেও বায়ু দেহে ব্যাপনের মাধ্যমে প্রবেশ করে সেই অভাব পূরণ করে। স্তন্যপায়ীর বিপরীতে, যাদের শ্বাসতন্ত্র ঋণাত্মক চাপের দ্বারা পরিচালীত হয়, উভচরীরা ধনাত্মক চাপের মাধ্যমে তা কর্যকর করে। এটা লক্ষনীয় যে স্যালামেন্ডার প্রজাতির সংখ্যাগরিষ্ঠ সদস্য ফুসফুসবিহীন স্যালামেন্ডার এবং তারা তাদের শ্বাসকার্য তাদের ত্বক ও মুখগহব্বরের আবরনের মাধ্যমে সম্পন্ন করে থাকে।
অমেরুদন্ডী ফুসফুস
কিছু অমেরুদন্ডী প্রাণীর “ফুসফুস” আছে যা একই রকম শ্বাসতান্ত্রীক কাজ করে থাকে কিন্তু তার সাথে মেরুদন্ডীদের ফুসফুসের কোন বিবর্তনিক যোগসূত্রা নেই। কিছু অ্যারাকনাইড-এর “বুক লাংক্স” নামক ব্যবস্থা আছে যার দ্বারা বাইরে থেকে ভেতরে বায়ু বিনিময় ঘটে। কোকোনাট ক্র্যাব ব্রংকিওস্টেগাল নামক অঙ্গের সাহায্যে বায়ু হতে শ্বাস নিয়ে পানিতে ডুব দেয় এবং পানির নিচে শ্বাস ধরে রাখে। পালমোন্যাটা হলো শামুক ও স্লাগের একটি বর্গ যাদের “ফুসফুস” গঠিত হয়েছে।
উৎপত্তি
আজকের ভূচরী মেরুদন্ডীর ফুসফুস এবং মাছের গ্যাস ব্লাডার প্রাণীর ইন্টেস্টাইনের উপরের অংশের সামান্য ভাঁজ হতে বিবর্তনের মাধ্যমে গঠিত হয়েছে, যা প্রাণীকে অক্সিজেন-সল্পতায় বায়ু ধরে রাখতে সাহায্য করতো। সেই জন্য মেরুদন্ডীর ফুসফুস মাছের গ্যাস ব্লাডারের সদৃশ্য (কিন্তু তাদের ফুলকার সঙ্গে নয়)। এই বিষয়টি দ্বারা প্রতিফলিত হয় যে ভ্রুণের ফুসফুস ইন্টেস্টাইনের উর্ধাংশের পার্শ্ব বিকাশের ফল এবং গ্যাস ব্লাডারের ক্ষেত্রে, এই অন্ত্রের সাথের সংযোগ নিউমেটিক ডাক্ট হিসাবে ‘আদিম” টেলিওষ্ট-দের ক্ষেত্রে বিদ্যমান আছে এবং উচ্চ শ্রেণীগুলোতে যা বিলুপ্ত হয়েছে। ফুসফুস ও গ্যাস ব্লাডার উভয় প্রত্যঙ্গ বিশিষ্ট কোন প্রাণীর অস্তিত্ব নেই।
