1
00:00:01,016 --> 00:00:03,444
我们都听说过恐龙是如何灭绝的。

2
00:00:04,285 --> 00:00:06,238
我接下来要讲的故事

3
00:00:06,262 --> 00:00:10,874
发生在超过两亿年前
恐龙还未灭绝的时候。

4
00:00:11,481 --> 00:00:14,367
这个故事要从头开始，

5
00:00:14,391 --> 00:00:16,736
那时恐龙刚刚开始繁衍。

6
00:00:17,269 --> 00:00:19,994
进化生物学最大的谜团之一

7
00:00:20,018 --> 00:00:23,032
就是恐龙为什么那么成功。

8
00:00:23,548 --> 00:00:27,307
它们如何在地球上称霸多年？

9
00:00:27,896 --> 00:00:31,414
当人们感叹恐龙的神奇时，

10
00:00:31,438 --> 00:00:35,243
他们通常会联想到
体型最大或最小的恐龙，

11
00:00:35,267 --> 00:00:36,712
或是速度最快的，

12
00:00:36,736 --> 00:00:38,304
或是羽翼最丰满的，

13
00:00:38,328 --> 00:00:41,234
有着最奇异的铠甲，尖刺或利齿的。

14
00:00:42,126 --> 00:00:46,110
但是答案也许是它们的身体结构——

15
00:00:46,134 --> 00:00:48,326
这种所谓的秘密武器。

16
00:00:48,716 --> 00:00:52,423
我和同事们都认为是它们的肺。

17
00:00:53,149 --> 00:00:57,403
我是一名古生物学家
也是一名比较解剖学家，

18
00:00:57,427 --> 00:00:59,372
我十分想了解恐龙如何用

19
00:00:59,396 --> 00:01:02,805
它们特殊的肺来称霸地球。

20
00:01:03,797 --> 00:01:07,498
我们现在要倒退到两亿年前的

21
00:01:07,522 --> 00:01:09,275
三叠纪时代。

22
00:01:09,299 --> 00:01:11,691
那里的环境十分严酷，

23
00:01:11,715 --> 00:01:13,355
没有开花的植物，

24
00:01:13,379 --> 00:01:15,634
也就意味着没有草。

25
00:01:15,658 --> 00:01:20,056
想象一片只有松树和蕨类的土地。

26
00:01:20,587 --> 00:01:24,040
同时，还有小型蜥蜴，

27
00:01:24,064 --> 00:01:26,455
哺乳动物，昆虫，

28
00:01:26,479 --> 00:01:30,793
而且还有食肉和食草
的爬虫类动物——

29
00:01:30,817 --> 00:01:33,104
都在为相同的资源而竞争。

30
00:01:33,454 --> 00:01:34,995
这个故事还有重要的一点，

31
00:01:35,019 --> 00:01:40,347
就是当时的大气层中
的氧气含量只有 15%，

32
00:01:40,371 --> 00:01:42,524
现在则是 21%。

33
00:01:42,932 --> 00:01:46,519
所以对恐龙来说，
在这种低氧环境中呼吸

34
00:01:46,543 --> 00:01:48,418
是至关重要的，

35
00:01:48,442 --> 00:01:50,297
不仅仅为了生存，

36
00:01:50,321 --> 00:01:53,010
还要能繁衍和多样化。

37
00:01:54,462 --> 00:01:57,559
那我们是如何知道
恐龙的肺长什么样子呢？

38
00:01:57,583 --> 00:02:02,716
它们遗留下来的只有化石骨架了。

39
00:02:03,257 --> 00:02:08,349
我们采用的方法
是“现存系统发育分组”。

40
00:02:09,085 --> 00:02:13,130
这只是一个专业名词，
意思是我们研究的生物结构——

41
00:02:13,154 --> 00:02:16,730
在这个例子中，尤其是肺和骨架——

42
00:02:16,754 --> 00:02:20,732
来自于恐龙在进化树中现存的后裔。

43
00:02:21,235 --> 00:02:24,199
于是我们会研究鸟类的生物结构，

44
00:02:24,223 --> 00:02:27,081
也就是恐龙的直接后代，

45
00:02:27,105 --> 00:02:29,454
我们还会研究鳄鱼，

46
00:02:29,478 --> 00:02:31,426
它们是恐龙最近的亲戚，

47
00:02:31,450 --> 00:02:34,443
还有蜥蜴和龟类，

48
00:02:34,467 --> 00:02:37,072
它们也算是恐龙的表兄弟。

49
00:02:37,096 --> 00:02:40,532
然后我们把这些生物结构数据
应用到化石记录中，

50
00:02:40,556 --> 00:02:44,199
这样我们就可以重建恐龙的肺结构。

51
00:02:44,223 --> 00:02:46,267
在这个例子中，

52
00:02:46,291 --> 00:02:51,205
恐龙的骨架和鸟类最相似。

53
00:02:51,696 --> 00:02:56,462
因为在远古时代
恐龙曾和哺乳动物竞争，

54
00:02:56,486 --> 00:03:00,145
那么了解哺乳动物
的肺结构就尤为重要。

55
00:03:00,597 --> 00:03:03,431
为了让你们重新熟悉肺结构，

56
00:03:03,455 --> 00:03:06,090
我就用我的狗狗米拉——

57
00:03:06,114 --> 00:03:08,154
它可爱到可以骗取无数零食——

58
00:03:08,178 --> 00:03:09,397
来做模型。

59
00:03:09,421 --> 00:03:11,004
（笑声）

60
00:03:11,028 --> 00:03:14,764
我们先来看看胸腔结构。

61
00:03:14,788 --> 00:03:17,985
我想让你们先想象一下
一只狗的肋骨。

62
00:03:18,009 --> 00:03:20,466
设想脊椎和脊柱

63
00:03:20,490 --> 00:03:23,759
是和地面平行的。

64
00:03:23,783 --> 00:03:26,358
我们接下来要讲的
所有动物的脊椎脊柱

65
00:03:26,382 --> 00:03:28,788
和这个是一样的，

66
00:03:28,812 --> 00:03:30,310
无论是两条腿走路的

67
00:03:30,334 --> 00:03:31,487
还是四条腿。

68
00:03:31,511 --> 00:03:36,025
想象我们在胸腔内部，
然后朝上看。

69
00:03:36,944 --> 00:03:39,019
那是我们的胸椎顶部。

70
00:03:39,480 --> 00:03:43,399
在这里我们的肺的最上部
会和肋骨，脊椎

71
00:03:43,423 --> 00:03:45,748
有直接接触。

72
00:03:46,374 --> 00:03:49,863
这个界面就是我们要讨论的地方。

73
00:03:50,398 --> 00:03:53,433
现在你们可以想象一只狗的肺。

74
00:03:53,457 --> 00:03:56,645
在外面看似一个巨大的充气袋子，

75
00:03:56,669 --> 00:04:00,080
吸气时会膨胀，

76
00:04:00,104 --> 00:04:02,577
呼气时会收缩。

77
00:04:02,601 --> 00:04:05,878
在袋子里面有一系列的分支气管，

78
00:04:05,902 --> 00:04:08,385
这些气管叫做支气管树。

79
00:04:08,899 --> 00:04:15,014
这些气管把吸入的氧气运送到肺泡。

80
00:04:15,038 --> 00:04:20,080
氧气再穿过一层薄膜
扩散进入血流。

81
00:04:20,572 --> 00:04:22,750
这一步很关键。

82
00:04:23,440 --> 00:04:26,925
哺乳类动物的整个肺是可移动的。

83
00:04:26,949 --> 00:04:31,967
这意味着在整个呼吸过程中
它都在移动，

84
00:04:31,991 --> 00:04:34,577
所以那层血气屏障

85
00:04:34,601 --> 00:04:37,636
如果太薄的话容易破损。

86
00:04:37,660 --> 00:04:41,202
我们等会儿还要回到那层薄膜。

87
00:04:41,721 --> 00:04:43,206
你们还跟得上吗？

88
00:04:43,230 --> 00:04:45,858
我们现在开始要讲鸟类了，

89
00:04:45,882 --> 00:04:47,322
准备好。

90
00:04:47,346 --> 00:04:48,951
（笑声）

91
00:04:49,648 --> 00:04:52,903
鸟类和哺乳类动物完全不一样。

92
00:04:53,495 --> 00:04:55,888
我们要用鸟类作为模型来

93
00:04:55,912 --> 00:04:58,343
重造恐龙的肺。

94
00:04:58,367 --> 00:04:59,931
在鸟类中，

95
00:04:59,955 --> 00:05:04,172
空气通过肺，
但是肺部并不会膨胀或收缩，

96
00:05:04,707 --> 00:05:06,648
它们的肺是无法移动的，

97
00:05:06,672 --> 00:05:08,964
质地和一块厚海绵一样，

98
00:05:08,988 --> 00:05:14,195
在肋骨的顶部和侧面都有连接，
还有底部水平的薄膜，

99
00:05:14,219 --> 00:05:17,313
导致肺无法移动。

100
00:05:18,300 --> 00:05:21,386
有一系列灵活的袋状结构

101
00:05:21,410 --> 00:05:25,398
为它们的肺提供单向通风，

102
00:05:25,422 --> 00:05:28,210
这些结构从支气管树延伸

103
00:05:28,234 --> 00:05:29,822
到肺部的外面，

104
00:05:29,846 --> 00:05:31,716
它们叫做气囊。

105
00:05:32,249 --> 00:05:37,607
这个错综复杂的结构沿胸腔顶部

106
00:05:37,631 --> 00:05:40,820
被一系列

107
00:05:40,844 --> 00:05:43,549
分叉的肋骨锁定到位。

108
00:05:43,573 --> 00:05:46,655
而且，在许多鸟类体内，

109
00:05:46,679 --> 00:05:49,103
肺部上方以及气囊包含

110
00:05:49,127 --> 00:05:50,673
的延伸的结构

111
00:05:50,697 --> 00:05:53,305
会扩张到骨骼组织中——

112
00:05:53,329 --> 00:05:56,031
通常是椎骨，有时是肋骨——

113
00:05:56,055 --> 00:05:59,014
它们让整个呼吸系统得到固定。

114
00:05:59,038 --> 00:06:02,474
这个结构叫做“椎体气动性”。

115
00:06:02,498 --> 00:06:05,740
这些分叉的肋骨和椎体气动性

116
00:06:05,764 --> 00:06:09,281
是两个在化石中有迹可循的线索，

117
00:06:09,305 --> 00:06:11,894
因为这两个骨骼特征

118
00:06:11,918 --> 00:06:16,637
表明恐龙的呼吸系统

119
00:06:16,661 --> 00:06:18,335
也是不可移动的。

120
00:06:21,200 --> 00:06:23,806
呼吸系统的不可移动性

121
00:06:23,830 --> 00:06:27,737
推动了血气屏障——
也就是那层协助氧气

122
00:06:27,761 --> 00:06:33,860
扩散到血液中的薄膜——
朝着变薄的方向进化。

123
00:06:34,746 --> 00:06:40,637
肺的不可移动性可以使
那层薄膜变得脆弱，

124
00:06:40,661 --> 00:06:45,469
那层薄膜在十分通风的情况下
很容易破裂，

125
00:06:45,493 --> 00:06:48,056
就像哺乳类动物的肺
所处的环境一样。

126
00:06:48,056 --> 00:06:49,589
我们为什么要关心这个呢？

127
00:06:49,613 --> 00:06:51,337
有什么意义吗？

128
00:06:52,083 --> 00:06:56,338
氧气更容易通过薄膜扩散，

129
00:06:57,536 --> 00:07:03,627
薄膜是在低氧环境下

130
00:07:03,651 --> 00:07:05,987
提高呼吸率的一种办法——

131
00:07:06,011 --> 00:07:10,592
比如三叠纪的低氧环境中。

132
00:07:11,425 --> 00:07:16,130
如果恐龙的确有这种肺结构，

133
00:07:16,154 --> 00:07:20,211
它们就比别的动物
具备更好的呼吸系统，

134
00:07:20,235 --> 00:07:22,369
包括哺乳动物。

135
00:07:22,851 --> 00:07:26,466
你们还记得现存系统发育分组法吗？

136
00:07:26,490 --> 00:07:29,369
也就是我们用现代动物的构造

137
00:07:29,393 --> 00:07:31,928
来应用到化石记录中。

138
00:07:31,952 --> 00:07:36,814
线索一就是现代鸟类的分叉的肋骨。

139
00:07:36,838 --> 00:07:41,249
这一点在几乎所有恐龙中都可以找到。

140
00:07:41,734 --> 00:07:46,531
这意味着恐龙的肺的顶部

141
00:07:46,555 --> 00:07:48,869
是锁定到位的，

142
00:07:48,893 --> 00:07:51,845
就像现存的鸟类一样。

143
00:07:51,869 --> 00:07:55,406
线索二是椎体气动性。

144
00:07:55,430 --> 00:08:00,237
我们在蜥脚类恐龙和兽脚类恐龙，

145
00:08:00,261 --> 00:08:03,536
也就是掠食性恐龙中，
都可以找到，

146
00:08:03,560 --> 00:08:05,782
它们也就是现代鸟类的祖先。

147
00:08:06,250 --> 00:08:11,589
虽然我们没有恐龙的肺化石，

148
00:08:11,613 --> 00:08:16,162
但椎体气动性可以告诉我们
恐龙存活时

149
00:08:16,186 --> 00:08:18,638
肺的大致功能。

150
00:08:19,211 --> 00:08:24,556
肺组织和气囊组织侵入椎骨中，

151
00:08:24,580 --> 00:08:27,087
使其变成空心，就如现代鸟类一样，

152
00:08:27,111 --> 00:08:31,245
使部分呼吸系统锁定在位，

153
00:08:31,269 --> 00:08:32,869
让肺无法移动。

154
00:08:34,138 --> 00:08:35,923
分叉的肋骨

155
00:08:35,947 --> 00:08:38,791
和椎体气动性一起

156
00:08:38,815 --> 00:08:43,722
创造了一个无法移动的，
坚硬的构架，

157
00:08:43,746 --> 00:08:46,688
把整个呼吸系统锁定到位，

158
00:08:46,712 --> 00:08:52,486
使得我们今天在现代鸟类身上
看到的超薄、超脆弱

159
00:08:52,510 --> 00:08:55,366
的血气屏障得以进化。

160
00:08:55,390 --> 00:08:58,880
恐龙有不可移动肺的证据

161
00:08:58,904 --> 00:09:02,378
意味着它们可以演化出一个

162
00:09:02,402 --> 00:09:04,140
能在低氧环境中呼吸的肺，

163
00:09:04,164 --> 00:09:09,283
让它们在三叠纪大气层中得以存活。

164
00:09:09,981 --> 00:09:15,078
这样的肺结构使它们

165
00:09:15,102 --> 00:09:20,585
与其他动物，尤其是哺乳类动物相比，
有巨大的适应性优势，

166
00:09:20,609 --> 00:09:23,310
因为其他动物可移动的肺

167
00:09:23,334 --> 00:09:27,129
无法适应三叠纪的低氧环境。

168
00:09:27,664 --> 00:09:32,734
这样的生物结构也许
就是恐龙的秘密武器，

169
00:09:32,758 --> 00:09:35,702
可以带给它们巨大的生存优势。

170
00:09:36,096 --> 00:09:38,900
这也为我们去测试恐龙多样化

171
00:09:38,924 --> 00:09:43,832
的假设提供了良好的基石。

172
00:09:43,856 --> 00:09:47,750
这就是恐龙生存繁衍的故事，

173
00:09:47,774 --> 00:09:52,272
也只是我们在这一领域研究的开端。

174
00:09:52,932 --> 00:09:54,124
谢谢。

175
00:09:54,148 --> 00:09:57,109
（掌声）