We weten waarom de dino's zijn uitgestorven.
Ik ga nu vertellen over iets
wat ruim 200 miljoen jaar daarvoor is gebeurd.
Dit verhaal gaat terug naar het begin,
toen de dinosauriërs pas op aarde verschenen.
Een van de grootste vragen in de evolutiebiologie
is waarom de dino's zo succesvol waren.
Hoe konden ze zo lang wereldwijd zo dominant zijn?
Als mensen zich dat afvragen,
denken ze vaak aan de grootste of de kleinste dinosauriër
of aan de snelste
of aan die met de meeste veren
of aan pantsers, punten en tanden.
Maar misschien lag het aan hun inwendige anatomie.
Een soort van geheim wapen.
Mijn collega's en ik denken dat het aan de longen ligt.
Ik ben paleontoloog en vergelijkend anatoom
en ik wil graag begrijpen
hoe hun longen de dinosauriërs hielpen de aarde over te nemen.
Dus we springen ruim 200 miljoen jaar terug
naar het Trias.
De leefomstandigheden waren bar.
Er waren geen bloeiende planten,
dus er was geen gras.
Stel je dus een landschap voor vol pijnbomen en varens.
Er waren in die tijd ook kleine hagedissen,
zoogdieren, insecten
en carnivore en herbivore reptielen
die streden om dezelfde hulpbronnen.
Wat we moeten weten,
is dat het zuurstofgehalte in de lucht naar schatting slechts 15 procent was.
In onze tijd is het 21 procent.
Het was dus van cruciaal belang voor de dino's dat ze konden ademen
in deze zuurstofarme omgeving,
zodat ze niet alleen konden overleven,
maar gedijen en diversifiëren.
Hoe kunnen we iets weten over de longen van dinosauriërs
als we eigenlijk alleen maar fossiele skeletten hebben?
Dat doen we door fylogenetische classificatie van levende soorten.
Dat betekent dat we de anatomie bestuderen,
in dit specifieke geval de longen en het skelet,
van levende dieren die afstammen van de dinosauriërs.
We keken naar de anatomie van vogels,
die rechtstreeks afstammen van de dinosauriërs
en naar de anatomie van krokodilachtigen,
die nauw verwant zijn aan de dino's
en naar de anatomie van hagedissen en schildpadden,
die we kunnen beschouwen als hun neven en nichten.
Die anatomische gegevens passen we toe op de fossielen
en zo kunnen we de longen van dinosauriërs reconstrueren.
In dit specifieke geval
lijkt het skelet van dinosauriërs het meest op dat van vogels van nu.
Omdat de dinosauriërs in die tijd concurreerden met de zoogdieren,
is het belangrijk om te begrijpen hoe de longen van zoogdieren werken.
Om aanschouwelijk te maken hoe longen werken,
gebruiken we mijn hond, Mila van Troje,
wier schoonheid 1000 koekjes opleverde,
als model.
(Gelach)
Dit verhaal speelt zich af in een borstholte.
Stel je de ribbenkast van een hond voor.
Bedenk dat de wervelkolom
volledig horizontaal loopt.
Zo ziet de wervelkolom eruit van alle dieren die we gaan bespreken,
of ze nou op twee benen of vier benen liepen.
Klim nu de denkbeeldige ribbenkast in en kijk dan omhoog.
Dat is de bovenkant van de borstholte.
Daar komt de bovenkant van de longen rechtstreeks in contact
met de ribben en de wervels.
Op die plek speelt dit verhaal zich af.
Probeer de longen van een hond voor je te zien.
Van buitenaf gezien is het net een grote opblaasbare zak.
Alle onderdelen van de zak zetten uit bij het inademen
en krimpen in bij het uitademen.
In die zak zitten een aantal zich vertakkende buisjes.
Die buisjes worden de bronchiale boom genoemd.
Door die buisjes wordt ingeademde zuurstof naar de longblaasjes vervoerd.
De zuurstof passeert een dun membraan en komt via diffusie in de bloedbaan.
Nu komt er een belangrijk punt.
De hele zoogdierlong is beweeglijk.
Ze is tijdens het ademhalen voortdurend in beweging.
Dus dat dunne membraan, de bloed-luchtbarrière,
mag niet te dun zijn, want dan breekt het.
We komen straks terug op die bloed-luchtbarrière.
Volgen jullie het nog?
Nu gaan we naar de vogels en dat wordt bizar.
Dus hou je vast.
(Gelach)
Vogels zijn heel anders dan zoogdieren.
We gaan vogels als model gebruiken
om dinosauruslongen te reconstrueren.
Bij vogels
stroomt de lucht door de long heen, maar de long zet niet uit en krimpt niet.
De long beweegt niet.
Ze heeft de structuur van een stevige spons.
Ze is stijf en wordt van boven en opzij omsloten door de ribbenkast
en aan de onderkant door een horizontaal membraan.
De lucht stroomt maar één kant op,
door een soort flexibele zakken
die zich vertakken van de bronchiale boom
buiten de long zelf
en die 'luchtzakken' worden genoemd.
Deze zeer fragiele constructie wordt op haar plaats gehouden
door een serie gevorkte ribben
aan de bovenkant van de borstholte.
Bij veel vogelsoorten
zie je uitstulpingen vanuit de long
en de luchtzakken
die doordringen in het skeletweefsel,
doorgaans de wervels, soms de ribben,
die zo het ademhalingsapparaat op zijn plaats houden.
Dit heet 'vertebrale pneumaticiteit'.
Die gevorkte ribben en die vertebrale pneumaticiteit,
daar kunnen we naar zoeken bij fossielen.
Als je dat in skeletten terugvindt,
wijst dat erop dat delen van het ademhalingsapparaat van dino's
onbeweeglijk waren.
Een onbeweeglijk ademhalingsapparaat
zorgde dat de bloed-luchtbarrière dunner kon worden,
het dunne membraan waardoor zuurstof de bloedbaan bereikt.
De onbeweeglijkheid maakte dit mogelijk, want een dunne barrière is fragiel
en die zou scheuren als de longen bij het ademhalen bewogen,
zoals bij zoogdieren gebeurt.
Waarom interesseert dit ons?
Wat maakt het eigenlijk uit?
Zuurstofdiffusie is makkelijker bij een dun membraan
en een dun membraan verbetert de ademhaling
in zuurstofarme omstandigheden
zoals die zich voordeden in het Trias.
Dus als dinosauriërs inderdaad zulk soort longen hadden,
waren ze beter toegerust om te ademen dan alle andere dieren,
de zoogdieren inbegrepen.
Weten jullie nog dat we via fylogenetische classificatie
de anatomie van huidige dieren bestudeerden
en die toepasten op fossiele vondsten?
De gevorkte ribben van de huidige vogels vormden de eerste aanwijzing.
Het merendeel van de dinosauriërs heeft gevorkte ribben.
Het bovenste gedeelte van de longen van dinosauriërs
was dus onbeweeglijk,
net als bij de vogels van nu.
De tweede aanwijzing was vertebrale pneumaticiteit.
Dat komt voor bij sauropoda en theropoda,
de groep dinosauriërs die roofdieren bevat
en waaruit de vogels zijn ontstaan.
Hoewel we geen gefossiliseerd longweefsel van dinosauriërs vinden,
geeft vertebrale pneumaticiteit ons wel aanwijzingen over hoe de long werkte
in deze dieren.
Long- of luchtzakweefsel drong in de wervels door,
zodat die hol werden, net als bij vogels nu,
en het zette delen van het ademhalingsapparaat vast,
zodat het onbeweeglijk werd.
De combinatie van gevorkte ribben
en vertebrale pneumaticiteit
zorgde voor een star, stijf skelet
dat het ademhalingsapparaat op zijn plaats hield,
zodat zich een superdunne, superfragiele bloed-luchtbarrière kon ontwikkelen,
zoals we die nu in vogels zien.
Als blijkt dat de longen van dino's vast zaten,
konden ze dus longen ontwikkelen
waarmee ze konden ademen
in de zuurstofarme atmosfeer van het Trias.
Met zo'n rigide borstkas konden dinosauriërs
zich veel beter aanpassen dan andere soorten, met name zoogdieren,
die zich met hun flexibele longen
niet konden aanpassen aan de zuurstofarme atmosfeer van het Trias.
Dit kan weleens het geheime wapen zijn geweest
dat de dinosauriërs hun voordeel gaf.
Dit is een goed uitgangspunt
om de hypotheses over diversificatie van dinosauriërs te testen.
Dit is het verhaal van het begin van de dinosauriërs
en het is nog maar het begin van ons onderzoek naar dit onderwerp.
Dank jullie wel.
(Applaus)