所有生物的祖先都生活在海洋中，人類也不例外，也是從海洋生物進化來的，因此人的祖先是可以在水中呼吸的，並且在水中使用的是鰓呼吸。後來在海洋生物向陸地生物進化的過程中，鰓逐漸退化並進化出了肺，於是陸地生物就開始用肺呼吸。鰓和肺雖然同為呼吸器官，但它們的原理卻不一樣，這就決定了陸地生物不能在水中呼吸，魚不能在陸地上呼吸。

魚類的鰓由鰓絲、鰓耙和鰓弓構成，每根鰓絲的兩側又生出許多細小的鰓小片，鰓絲內佈滿了密集的毛細血管。魚在水中的時候，因為水流的作用鰓小片會完全張開，這就增大了魚類從水中攝取溶解氧的能力，而且鰓小片表皮非常寶，裡邊的毛細血管就會和溶解在水中的氧氣發生氣體交換，一遍汲取著氧氣，同時把身體裡的二氧化碳透過鰓小片的薄壁釋放到水中。當魚離開水後，鰓小片就會和鰓絲粘在一起，大大減小了交換氧氣的面積，而且鰓絲暴露在空氣中會因水分蒸發而乾燥，鰓的就會遭到功能性破壞，最終魚就失去了呼吸功能而死亡。

下圖為魚鰓的結構示意圖。

而人類使用的肺呼吸，靠的是肺中上億個肺泡來進行氣體交換的，吸入人體的氧氣在肺泡向血液彌散，並透過動脈血管輸送到全身各個角落。二氧化碳回到肺泡後，再透過呼氣排出體外。但是肺泡它不具有鰓片那樣能夠過濾水中氧氣的這個功能，這也是為什麼人不能在水中呼吸的道理。

用肺呼吸比鰓呼吸最大的好處就是攝氧能力大大提高了，人一口呼吸可能能抵得上魚類呼吸好幾十口氣，也就可以滿足更高耗氧需求的運動，這就是生物進化的結果。