A arma secreta que permitiu que os dinossauros dominassem o planeta

Todos nós conhecemos as teorias sobre como os dinossauros morreram. Mas, antes disso, por que eles conseguiram dominas o planeta por tanto tempo? (Dica: não tem nada a ver com tamanho, velocidade, espinhos ou penas fantásticas.) Viaje no tempo para 200 milhões antes da extinção dos dinossauros com a paleontóloga Emma Schachner para um sopro de ar fresco na história sobre os dinossauros.

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)