Vi har alla hört om hur dinosaurierna dog ut.
Historien jag ska berätta för er
ägde rum 200 miljoner år före dinosaurierna dog ut.
Berättelsen börjar från början,
då dinosaurierna precis hade börjat sin frammarsch.
En av de största mysterierna i evolutionsbiologi
är varför dinosaurierna blev så framgångsrika.
Vad ledde till deras globala dominans i så många år?
När vi tänker på varför dinosaurierna var så fantastiska,
tänker vi oftast på den största eller den minsta dinosaurien,
eller vilken som var snabbast,
eller vilken som hade flest fjädrar,
eller löjligaste pansaret, taggarna eller tänderna.
Men kanske ligger svaret i deras inre anatomi -
ett hemligt vapen, så att säga.
Mina kollegor och jag, vi tror att det var deras lungor.
Jag är både en paleontolog och en jämförandeanatom,
och jag är intresserad av att förstå
hur den specialiserade dinosaurielungan hjälpte dem att ta över planeten.
Så vi ska hoppa tillbaka mer än 200 miljoner år i tiden,
till triasperioden.
Miljön var extremt hård,
det fanns inga blommande växter,
så det betydde att det inte fanns något gräs.
Föreställ dig ett landskap fyllt med tallar och ormbunkar.
Samtidigt fanns det små ödlor,
däggdjur, insekter,
och det fanns också köttätande och växtätande reptiler,
som alla tävlade om samma resurser.
Avgörande för denna historia
är att syrenivån beräknas ha varit så låg som 15 procent,
jämfört med dagens 21 procent.
Så det torde ha varit viktigt för dinosaurierna att kunna andas
i denna miljö med låg syrenivå,
inte endast för att överleva
utan för att frodas och utvecklas.
Men hur vet vi ens hur dinosaurielungorna såg ut,
då allt som finns kvar av en dinosaurie är deras fossiliserade skelett?
Metoden som vi använder kallas "fylogenetisk systematik".
Vilket är ett finare sätt att säga att vi studerar anatomin -
specifikt i detta fallet, lungorna och skelettet -
hos de levande ättlingarna till dinosaurierna på deras släktträd.
Så vi kollade på anatomin hos fåglar,
som är en direkt ättling av dinosaurierna,
och vi kollade på anatomin hos krokodildjur,
som är deras närmsta levande släkting,
och sen kollade vi på anatomin hos ödlor och sköldpaddor,
som vi kan tänka på som deras kusiner.
Sen tillämpar vi dessa anatomiska data på fossilet,
och sen kan vi rekonstruera dinosauriernas lungor.
I detta fall
så liknar dinosauriernas skelett mest det hos nutida fåglar.
Så eftersom dinosaurierna tävlade mot de tidiga däggdjuren under denna tid,
är det viktigt att förstå däggdjurslungans grundläggande konstruktion.
För att introducera er till lungor i allmänhet
kommer vi använda min hund Mila av Troja,
ansiktet som sjösatte tusen godisbitar,
som vår modell.
(Skratt)
Denna historia äger rum inuti en bröstkorg.
Jag vill att du visualiserar bröstkorgen på en hund.
Tänk på hur ryggraden
är fullständigt horisontell med marken.
Detta är hur ryggraden kommer att vara
hos alla djur som vi kommer prata om,
oavsett om de gick på två
eller fyra ben.
Nu vill jag att du klättrar in i den påhittade bröstkorgen och tittar upp.
Detta är thoralkotornas tak.
Det är där den yttre ytan av lungorna kommer i direkt kontakt
med revbenen och ryggkotorna.
Denna gränsyta är var vår historia äger rum.
Nu vill jag att du visualiserar lungorna på en hund.
På utsidan är det som en stor uppblåsbar påse
där alla delarna av påsen expanderar vid inandning
och krymper vid utandning.
Inuti påsen finns en serie av förgrenade rör.
Dessa rör kallas för bronkialträd.
Dessa rör levererar till slut det inandade syret till alveolerna.
De korsar över en tunn hinna och sprids i blodomloppet.
Denna del är avgörande.
Hela däggdjurslungan är rörlig.
Det betyder att den rör sig genom hela andningsprocessen,
så den tunna hinnan, blodgasbarriären,
kan inte vara för tunn för då går den sönder.
Kom ihåg blodgasbarriären, för vi kommer återvända till den.
Så, hänger ni med?
För nu går vi in på fåglar och det blir lite galet,
så håll fast vid era rumpor.
(Skratt)
Fågeln skiljer sig helt från däggdjuren.
Och vi kommer använda fågeln som vår modell
för att rekonstruera lungan hos dinosaurierna.
Hos fåglarna passerar luften lungan,
men lungan varken expanderar eller krymper.
Lungan är orörlig,
den har samma konsistens som en kompakt svamp
och den är orubblig och fastlåst ovanifrån och på sidorna av bröstkorgen
och på undersidan av en horisontell hinna.
Den är sen enkelriktat ventilerad
genom flera flexibla, påsliknande strukturer
som förgrenar sig till bronkialträdet,
förbi själva lungan,
och dessa kallas för luftsäckar.
Detta är en extremt skör uppsättning som är fastlåst av flera förgrenade revben
längs med hela thoralkotornas tak.
Hos många fågelarter
reser sig förlängningar från lungan
och luftsäckarna,
invaderar skelettvävnaden -
oftast ryggkotorna, och ibland revbenen -
och de låser fast andningsorganen.
Och detta kallas "ryggradspneumatik".
De förgrenade revbenen och ryggradspneumatiken
är två ledtråder som vi kan leta efter i fossilet,
för det är två egenskaper hos skelettet
som indikerar att dinosauriernas andningsorgan
är orörliga.
Denna förankring av andningsorganet
underlättade evolutionen av förtunnandet av blodgasbarriären,
den tunna hinna som syret använde för att sprida sig genom blodomloppet.
Orörligheten tillåter detta eftersom en tunn barriär är en svag barriär,
och en svag barriär skulle gå sönder om den ventilerades aktivt
som lungan hos däggdjuren.
Så varför bryr vi oss om detta?
Varför spelar det ens någon roll?
Syre sprider sig lättare över en tunn hinna,
och en tunn hinna är ett sätt att förbättra andningen
vid miljöer med låg syrehalt -
miljöer som den under triasperioden.
Så om dinosaurier verkligen hade denna typ av lunga,
så hade de varit bättre rustade att andas än alla andra djur,
däggdjur inkluderade.
Minns ni fylogenetisk systematik
där vi tar anatomin hos nutidens djur,
och applicerar det till fossilet?
Så, ledtråd nummer ett var de förgrenade revbenen hos nutidens fåglar.
Dessa finner vi hos majoriteten av dinosaurierna.
Det betyder att den övre ytan av dinosauriernas lungor
var fastlåsta på plats,
precis som för nutidens fåglar.
Ledtråd nummer två är ryggradspneumatik.
Detta finner vi hos sauropoder och theropoder,
vilket är gruppen som innehåller rovdjur
och som föregick nutidens fåglar.
Och även om vi inte kan hitta fossiliserad lungvävnad från dinosaurier,
ger ryggradspneumatiken oss bevis på vad lungan gjorde
medan dessa djur levde.
Lungvävnaden eller luftsäcksvävnaden invaderade ryggradskotorna,
urholkade dem precis som hos nutidens fåglar,
och låste fast delar av andningsorganet,
och gjorde dem orörliga.
De förgrenade revbenen
och ryggradspneumatiken skapar tillsammans
en orörlig, rigid stomme
som låste fast andningsorganen
och tillät utvecklingen av den supertunna, supersköra blodgasbarriären
som vi ser i nutidens fåglar.
Bevis på denna lunga hos dinosaurier, lik en tvångströja,
betyder att de hade förmåga att utveckla en lunga
som kunde andas
trots bristen på syre under triasperioden.
Den rigida skelettstommen hos dinosaurier gav dem
en viktig anpassningsfördel framför andra djur, framförallt däggdjur,
vars flexibla lungor inte kunde anpassa sig
till bristen på syre under triasperioden.
Denna antomin kan ha varit dinosauriernas hemliga vapen
som gav dem ett övertag över andra djur.
Detta ger oss en fantastisk språngbräde
för att pröva hypoteserna kring variationen hos dinosaurier.
Detta är historien om dinosauriernas början
och det är bara början av historien av vår forskning i detta ämne.
Tack.
(Applåder)