Todos nós sabemos como os dinossauros morreram.
A história que vou contar
aconteceu mais de 200 milhões de anos antes da extinção dos dinossauros.
Essa história começa lá atrás,
quando os dinossauros estavam apenas surgindo.
Um dos maiores mistérios da biologia evolutiva
é por que os dinossauros foram tão bem-sucedidos.
O que levou à sua dominância global
por tantos anos?
Quando as pessoas pensam por que dinossauros eram tão incríveis,
normalmente pensam em qual era o maior ou o menor,
ou o mais rápido,
ou qual tinha mais penas,
ou a armadura, espinhos ou dentes mais absurdos.
Mas talvez a resposta tenha a ver com a anatomia interna deles;
uma arma secreta, por assim dizer.
Meus colegas e eu achamos que eram seus pulmões.
Sou paleontóloga e anatomista comparativa
e tenho interesse em entender
como o pulmão especializado dos dinossauros
ajudou-os a dominarem o planeta.
Então vamos retroceder mais de 200 milhões de anos,
para o período Triássico.
O ambiente era extremamente inóspito,
não havia plantas floríferas,
o que significa que não havia grama.
Imaginem uma paisagem repleta de pinheiros e samambaias.
Ao mesmo tempo, havia pequenos lagartos,
mamíferos, insetos,
e também répteis carnívoros e herbívoros,
todos competindo pelos mesmos recursos.
A parte crítica dessa história
é que estima-se que o nível de oxigênio era de apenas 15%,
comparado aos 21% atuais.
Então, era essencial que os dinossauros pudessem respirar
nesse ambiente de pouco oxigênio,
não apenas para sobreviverem, mas para prosperarem e se diversificarem.
Como saber como eram os pulmões dos dinossauros,
se tudo que resta de um dinossauro geralmente é seu esqueleto fossilizado?
O método que usamos é chamado
de "bracketing filogenético existente".
Uma maneira chique de dizer que estudamos a anatomia,
especificamente, nesse caso, dos pulmões e do esqueleto,
dos descendentes vivos dos dinossauros na árvore evolutiva.
Então, observamos a anatomia das aves,
que são descendentes diretos dos dinossauros,
observamos a anatomia de crocodilianos,
que são os parentes vivos mais próximos,
e também a anatomia de lagartos e tartarugas,
que podemos pensar como sendo seus primos.
Então aplicamos esses dados anatômicos aos registros fósseis,
e podemos usá-los para reconstruir os pulmões dos dinossauros.
E, neste momento,
o esqueleto dos dinossauros lembra muito o das aves modernas.
Como os dinossauros competiam com os mamíferos nesse período,
é importante entender as características básicas do pulmão dos mamíferos.
E, para explicar sobre pulmões em geral,
usaremos meu cachorro Mila of Troy,
a cara que lançou mil petiscos,
como nosso modelo.
(Risos)
Essa história ocorre dentro de uma cavidade torácica.
Quero que visualizem a caixa torácica de um cachorro.
Vejam como a coluna vertebral é completamente horizontal ao chão.
A coluna vertebral é assim
em todos os animais sobre os quais vamos falar,
quer andem sobre duas ou quatro patas.
Agora vamos escalar a caixa torácica imaginária e olhar para cima.
Este é o teto torácico.
É aqui que a superfície superior dos pulmões
entra em contato direto com as costelas e as vértebras.
É aqui que nossa história ocorre.
Agora quero que visualizem os pulmões de um cachorro.
Por fora, é como um grande saco inflável
que se expande por inteiro durante a inspiração
e se contrai durante a expiração.
Dentro desse saco existe uma série de tubos ramificados,
chamados de árvore brônquica.
Esses tubos distribuem o oxigênio inalado para os alvéolos.
Eles atravessam uma membrana fina para a corrente sanguínea por difusão.
Agora, essa parte é fundamental.
Todo o pulmão do mamífero é móvel,
o que significa que ele se move durante todo o processo respiratório,
então aquela fina membrana, a barreira alvéolo-capilar,
não pode ser muito fina, ou vai se romper.
Não se esqueçam da barreira alvéolo-capilar, voltaremos a ela.
Estão acompanhando?
Vamos começar com as aves, e isso vai ser muito louco,
então apertem os cintos.
(Risos)
As aves são completamente diferentes dos mamíferos.
E usaremos aves como modelos
para reconstruir os pulmões dos dinossauros.
Nas aves,
o ar passa pelo pulmão, mas ele não expande ou contrai.
O pulmão é imóvel,
tem a textura de uma esponja densa,
é inflexível e fica preso no topo e nas laterais pela caixa torácica
e, embaixo, por uma membrana horizontal.
Ele é ventilado unidirecionalmente
por uma série de estruturas flexíveis semelhantes a sacos,
que se ramificam para a árvore brônquica,
para além do próprio pulmão,
o que chamamos de sacos aéreos.
Toda essa estrutura extremamente delicada é mantida fixa no lugar
por uma série de costelas bifurcadas
ao longo de todo o teto torácico.
Em várias espécies de aves,
extensões surgem do pulmão
e dos sacos aéreos,
invadem o tecido esquelético,
normalmente as vértebras, às vezes as costelas,
e mantêm o sistema respiratório no lugar.
Isso se chama "pneumatização vertebral".
As costelas bifurcadas e a pneumatização vertebral
são duas pistas que podemos buscar nos registros fósseis,
porque essas duas características esqueléticas
indicam que havia regiões imobilizadas no sistema respiratório dos dinossauros.
Essa ancoragem do sistema respiratório
facilitou a redução da espessura da barreira alvéolo-capilar,
a fina membrana através da qual o oxigênio é difundido na corrente sanguínea.
A imobilidade permite isso, pois uma barreira fina é frágil
e romperia se fosse ventilada ativamente,
como os pulmões dos mamíferos.
Por que nos importamos com isso?
Por que isso importa?
O oxigênio se difunde mais facilmente através de uma membrana fina,
que é uma forma de melhorar a respiração
em baixos níveis de oxigênio,
como no período Triássico.
Então, se os dinossauros tivessem esse tipo de pulmão,
estariam melhor equipados para respirar do que todos os outros animais,
inclusive os mamíferos.
Vocês se lembram do método de bracketing filogenético existente,
em que aplicamos a anatomia dos animais modernos
aos registros fósseis?
A pista número um foram as costelas bifurcadas das aves modernas.
Nós as encontramos na maioria dos dinossauros.
Isso significa que a superfície superior dos pulmões dos dinossauros
ficava fixa no lugar,
como nas aves modernas.
A pista número dois é a pneumatização vertebral.
Encontramos isso em dinossauros saurópodes e terópodes,
o grupo que contém dinossauros predadores
e que deu origem às aves modernas.
E, apesar de não encontrarmos evidências
de tecido pulmonar fossilizado em dinossauros,
a pneumatização vertebral nos dá evidências do que o pulmão fazia
durante a vida desses animais.
Os tecidos pulmonares ou dos sacos aéreos invadiam as vértebras,
tornando-as ocas, como nas aves modernas,
e mantendo no lugar regiões do sistema respiratório,
imobilizando-as.
As costelas bifurcadas,
junto com a pneumatização vertebral,
criavam uma estrutura rígida e fixa,
mantendo o sistema respiratório no lugar,
permitindo a evolução da barreira alvéolo-capilar superfina e superdelicada
que vemos nas aves modernas.
A evidência dessa camisa-de-força prendendo os pulmões dos dinossauros
significa que eles tiveram a capacidade de desenvolver pulmões
aptos a respirar na atmosfera hipóxica,
com baixo teor de oxigênio, do período Triássico.
Essa estrutura esquelética rígida dos dinossauros teria dado a eles
uma vantagem adaptativa significativa sobre outros animais,
especialmente os mamíferos,
cujos pulmões flexíveis não poderiam se adaptar
à atmosfera hipóxica do Triássico.
Essa anatomia pode ter sido a arma secreta dos dinossauros
que deu a eles vantagens sobre outros animais.
E isso nos dá uma plataforma excelente
para começar a testar hipóteses sobre a diversificação dos dinossauros.
Essa é a história do surgimento dos dinossauros,
e é só o começo da história de nossa pesquisa sobre esse tema.
Obrigada.
(Aplausos)