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← L'arma segreta che ha permesso ai dinosauri di prendere possesso del pianeta.

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Showing Revision 23 created 02/05/2020 by Elena Montrasio.

  1. Tutti noi abbiamo sentito
    di come sono morti i dinosauri.
  2. La storia che vi voglio raccontare
  3. risale a oltre 200 milioni di anni
    prima che si estinguessero i dinosauri.
  4. Questa storia inizia
  5. quando i dinosauri
    cominciavano ad apparire.
  6. Uno dei più grandi misteri
    della biologia evolutiva
  7. è come abbiano fatto i dinosauri
    a essere una specie dominante.
  8. Che cosa gli ha permesso
    di imporsi per così tanti anni?
  9. Quando ci si chiede perché i dinosauri
    fossero così incredibili,
  10. generalmente si pensa
    al più grande o al più piccolo,
  11. o al più veloce,
  12. o a chi aveva più piume,
  13. la corazza, gli aculei
    o le zanne più impensabili.
  14. Ma forse la risposta aveva a che fare
    con l'anatomia interna,
  15. un'arma segreta, per così dire.
  16. Io e i miei colleghi crediamo
    che fosse per i loro polmoni.
  17. Sono paleontologa
    e anatomista comparativa,

  18. e mi interessa capire
  19. come i polmoni dei dinosauri
    li abbiano aiutati a colonizzare il mondo.
  20. Quindi facciamo un passo indietro
    di 200 milioni di anni,
  21. al periodo Triassico.
  22. L'ambiente era estremamente duro,
  23. le piante non fiorivano,
  24. e questo significa che non c'era erba.
  25. Per cui immaginiamoci
    un paesaggio pieno di conifere e felci.
  26. Contemporaneamente
    si trovavano piccole lucertole,
  27. mammiferi, insetti,
  28. e anche rettili carnivori ed erbivori,
  29. tutti in competizione
    per le stesse risorse.
  30. È fondamentale sapere

  31. che i livelli di ossigeno
    sono stati stimati a un 15%,
  32. rispetto al 21% di oggi.
  33. Per cui sarebbe stato determinante
    per i dinosauri riuscire a respirare
  34. in questo ambiente
    a basso livello di ossigeno,
  35. non solo per sopravvivere,
  36. ma per prosperare e diversificarsi.
  37. Per cui, come facciamo a sapere
    com'erano i polmoni dei dinosauri,

  38. dal momento che tutto quello che ci rimane
    dei dinosauri sono scheletri fossili?
  39. Il metodo che usiamo
    si chiama "bracketing filogenetico",
  40. che è un modo carino
    per dire che studiamo l'anatomia,
  41. in questo caso specifico
    i polmoni e lo scheletro,
  42. dei discendenti viventi
    dei dinosauri nell'albero evolutivo.
  43. Per cui esaminiamo
    l'anatomia degli uccelli,
  44. i discendenti diretti dei dinosauri,
  45. ed esaminiamo l'anatomia dei coccodrilli,
  46. che sono i parenti viventi più prossimi,
  47. ed esaminiamo l'anatomia
    delle lucertole e delle tartarughe,
  48. che consideriamo loro cugini.
  49. E poi applichiamo
    questi dati anatomici ai resti fossili
  50. e li usiamo per ricostruire
    i polmoni dei dinosauri.
  51. In questo caso specifico, ad esempio,
  52. lo scheletro dei dinosauri
    sembra quello di un uccello di oggi.
  53. All'epoca i dinosauri erano
    in competizione con i primi mammiferi,

  54. quindi è importante capire
  55. il funzionamento dei polmoni
    dei mammiferi.
  56. Inoltre, per farvi rispolverare
    il funzionamento dei polmoni,
  57. useremo il mio cane Mila di Troia,
  58. con il muso che le fa ricevere
    migliaia di dolcetti,
  59. come nostra modella.
  60. (Risate)

  61. Questa storia inizia
    in una cavità toracica.

  62. Vi chiedo di visualizzare
    la cassa toracica di un cane.
  63. Pensate a come la colonna vertebrale
  64. sia completamente parallela al suolo.
  65. Questa è la colonna vertebrale
  66. che hanno tutti gli animali
    di cui stiamo parlando,
  67. siano essi bipedi
  68. o quadrupedi.
  69. Adesso vi chiedo di entrare
    nella cassa toracica immaginaria

  70. e di guardare in alto.
  71. Questa è la parete toracica.
  72. Dove la parte superiore
    dei polmoni viene a contatto
  73. con le costole e le vertebre.
  74. Qui è dove è ambientata la nostra storia.
  75. Adesso voglio che visualizziate
    i polmoni di un cane.
  76. All'esterno sono grandi sacchi gonfiabili
  77. in cui tutta la superficie
    si espande durante l'inspirazione
  78. e si contrae durante l'espirazione.
  79. Nel sacco ci sono una serie
    di piccoli condotti ramificati,
  80. e questi condotti
    sono l'albero bronchiale.
  81. Questi condotti portano
    l'ossigeno inalato agli alveoli.
  82. Attraversano una piccola membrana
    e si diffondono nel flusso sanguigno.
  83. Ora, questa parte è cruciale.

  84. L'intero polmone del mammifero è mobile.
  85. Significa che si muove
    durante l'intero processo di respirazione,
  86. per cui la membrana sottile,
    la barriera emato-aerea,
  87. non può essere troppo sottile,
    altrimenti si romperebbe.
  88. Tenetevi a mente
    questa barriera, ci ritorneremo.
  89. Ci siamo fin qui?

  90. Ora iniziamo a parlare di uccelli
    e le cose si complicano,
  91. quindi, tenetevi forte.
  92. (Risate)
  93. Gli uccelli sono completamente diversi
    rispetto ai mammiferi.
  94. E useremo gli uccelli come modello
  95. per ricostruire i polmoni di un dinosauro.
  96. Negli uccelli,

  97. l'aria passa attraverso i polmoni,
    che non si espandono né si contraggono.
  98. I polmoni sono immobilizzati,
  99. hanno la consistenza di una densa spugna,
  100. non si espandono e sono bloccati
    in alto e ai lati dalla cassa toracica
  101. e in basso da una membrana orizzontale.
  102. Vengono ventilati in modo unidirezionale
  103. da una serie di strutture flessibili
    a forma di sacco
  104. che si diramano a partire
    dall'albero bronchiale,
  105. oltre il polmone stesso,
  106. e si chiamano sacchi aeriferi.
  107. Tutto questo sistema estremamente fragile

  108. è tenuto fermo
  109. da una serie di costole uncinate
  110. lungo tutta la parete toracica.
  111. Inoltre, in molte specie di uccelli,
  112. delle protuberanze
    si allungano dai polmoni
  113. e dai sacchi aeriferi,
  114. invadono i tessuti scheletrici,
  115. generalmente le vertebre,
    a volte le costole,
  116. e tengono fermo l'apparato respiratorio.
  117. Questa si chiama
    "pneumaticità vertebrale".
  118. Le costole uncinate
    e la pneumaticità vertebrale
  119. sono due indizi che possiamo
    cercare nei resti fossili,
  120. perché questi due tratti scheletrici
  121. indicherebbero le zone
    del sistema respiratorio dei dinosauri
  122. che sono immobilizzate.
  123. Questo ancoraggio del sistema respiratorio

  124. ha facilitato il progresso
    dell'assottigliamento
  125. della barriera emato-aerea,
  126. quella piccola membrana
    attraverso la quale
  127. l'ossigeno si diffondeva
    nel flusso sanguigno.
  128. L'immobilità lo consente
    perché una barriera sottile è debole,
  129. e la barriera debole si romperebbe
    se fosse attivamente ventilata
  130. come nel polmone di un mammifero.
  131. Quindi perché ci interessa?

  132. Perché ha importanza?
  133. L'ossigeno si diffonde più facilmente
    attraverso una membrana sottile,
  134. e una membrana sottile è un modo
    per migliorare la respirazione
  135. quando il livello di ossigeno è basso,
  136. come nel periodo Triassico.
  137. Quindi, se i dinosauri
    avevano questo tipo di polmoni,
  138. erano meglio equipaggiati per respirare
    rispetto agli altri animali,
  139. mammiferi inclusi.
  140. Vi ricordate il metodo
    di bracketing filogenetico,

  141. dove si studia l'anatomia
    degli animali moderni,
  142. e la si applica sui resti fossili?
  143. Quindi, l'indizio numero uno
    erano le costole uncinate
  144. degli uccelli moderni.
  145. Le abbiamo ritrovate
    nella maggior parte dei dinosauri.
  146. Questo significa che la parte superiore
    dei polmoni dei dinosauri
  147. doveva essere bloccata,
  148. come quella degli uccelli di oggi.
  149. Il secondo indizio
    è la pneumaticità vertebrale.

  150. La troviamo nei sauropodi e nei teropodi,
  151. il gruppo che comprende
    i dinosauri predatori,
  152. e che ha dato origine agli uccelli.
  153. E sebbene non si abbia evidenza
  154. di tessuto polmonare
    fossilizzato nei dinosauri,
  155. la pneumaticità vertebrale ci dà prova
    di quello che faceva il polmone
  156. durante la vita dell'animale.
  157. Il tessuto polmonare o il tessuto
    dei sacchi aeriferi invadeva le vertebre,
  158. svuotandole come quelle
    degli uccelli moderni,
  159. fissando al proprio posto
    il sistema respiratorio,
  160. e immobilizzandolo.
  161. Le costole uncinate,
  162. unitamente alle vertebre pneumatiche,
  163. hanno creato
    una struttura rigida immobilizzata
  164. che teneva bloccato
    il sistema respiratorio,
  165. che consentiva l'evoluzione
  166. di questa membrana ultrasottile,
  167. molto delicata,
  168. che è la barriera emato-aerea
  169. che vediamo negli uccelli moderni.
  170. L'esistenza di questa camicia di forza
    per i polmoni nei dinosauri

  171. significa che essi avevano la capacità
    di sviluppare dei polmoni
  172. che sarebbero stati in grado di respirare
  173. in condizioni di atmosfera ipossica,
    o povera di ossigeno come nel Triassico.
  174. Questa rigida conformazione scheletrica
    dei dinosauri avrebbe dato loro
  175. un deciso vantaggio adattivo
    rispetto ad altri animali,
  176. specialmente ai mammiferi,
  177. i cui polmoni elastici
    non potevano adattarsi
  178. all'atmosfera del Triassico
    ipossica e povera di ossigeno.
  179. Questa anatomia potrebbe
    essere stata l'arma segreta dei dinosauri
  180. che ha dato loro un vantaggio
    sugli altri animali.
  181. E questo ci dà un buon punto di partenza
  182. per cominciare a testare le teorie
    sulla diversificazione nei dinosauri.
  183. Questa è la storia
    dell'inizio dei dinosauri,

  184. ed è solo l'inizio della storia
    della nostra ricerca su questo argomento.
  185. Grazie

  186. (Applausi)