لقد سمِع جميعُنا كيف انقرضت الديناصورات.
القصة التي أنا بِصدد روايتها
حدثت منذُ أكثر من 200 مليون سنة قبل انقراض الديناصورات.
بدأت هذه القصة منذُ اللحظة الأولى،
في مقتبل عمر الديناصورات.
أحد أعضم الألغاز في علم الأحياء التطوري
هو السؤال حول سبب نجاح الديناصورت المبهر.
ما الذي أدى إلى هيمنتها العالمية لسنوات عديدة؟
عندما يفكر الناس في السبب وراء كون الديناصورات مدهشة،
فعادةً ما يفكرون بأضخم أو أصغر ديناصور،
أو من منها كان الأسرع،
أو من كان مكسوًا بريش أكثر،
أو من كان لديه درع أو كعب أو أسنان مضحكة.
لكن ربما كان الجواب يتمحور حول تركيبتها البنيوية الداخلية،
(سلاح خفي) إن جاز التعبير.
أما أنا وزملائي فنعتقد أن ما أدى لنجاحها المبهر هو رئتاها.
أنا عالمة حفريات وخبيرة تشريح مقارن،
ومهتمة بفهم
كيف ساعدت رئتا الديناصورات المتخصصة في الاستحواذ على الكوكب.
لذا فإننا سننتقل عائدين لمدة 200 مليون سنة
لفترة عصر الترياسي.
كانت البيئة حينها جافة جدًا،
ولم تكن حينئذ أية نباتات مزهرة،
وهذا يعني أنه لم يكن هناك عشب البتة.
لذا تصوروا منظرًا طبيعيًا مملوءًا بأشجار الصنوبر والسراخس.
وفي ذات الوقت، كانت هنالك السحالي الصغيرة
والثدييات والحشرات،
كما تسودها زواحف آكلة للحوم وزواحف آكلة للأعشاب،
تتنافس كلاها على ذات المصدر.
الأمر المهم في هذه القصة
هو أن مستويات الأكسجين قُدرت بنسبة ضئيلة لا تتجاوز 15%،
مقارنة بنسبة 21% في يومنا الحاضر.
لذا كان يتحتم على الديناصورات أن تكون قادرة على التنفس
في بيئة منخفضة الأكسجين،
ليس لتبقى على قيد الحياة فحسب،
بل لتنمو وتتنوع.
لذا كيف لنا معرفة كيف كانت أشكال رئتي الديناصورات،
بما أن جميع بقاياها عمومًا ليست إلا هياكل عظمية متحجرة؟
تدعى الطريقة التي نستخدمها بـ(تطور السلالات القوسي)
هذه طريقة وهمية للقول أننا ندرس علم التشريح،
خاصة في هذه الحالة، لدراسة الرئتين والهيكل العظمي
لأحفاد الديناصورات الحية على الشجرة التطورية.
لذا فنحن ننظر إلى تشريح الطيور،
الذين هم أحفاد الديناصورات المباشرة،
وفي تشريح التماسيح،
الذين هم أقرب أقربائهم الأحياء،
ومن ثم إلى تشريح السحالي والسلاحف،
ولنقل أنهم أبناء عمومتهم.
ثم نترجم تلك البيانات الترشيحية في السجل الأحفوري،
حتى يتسنى لنا بعدئذ إعادة بناء رئتي الديناصورات.
وفي هذه الحالة بالذات،
فإن هيكل الديناصورات يشبه إلى حد كبير هيكل الطيور الحديثة.
لذا، نظرًا لأن الديناصورات كانت تتنافس مع الثدييات خلال هذه الفترة،
فمن المهم فهم المخطط الأساسي لرئة الثدييات.
ولإعادة تقديمكم إلى الرئتين بشكل عام،
سوف نستخدم كلبتي Mila of Troy،
أجمل كلبة في العالم،
كعارضة.
(ضحك)
تدور أحداث هذه القصة داخل التجويف الصدري.
لذلك أريدكم أن تتخيلوا القفص الصدري للكلب.
تخيلوا كيف أن أشواك العمود الفقري
لها اتجاه موازٍ لسطح الأرض.
هكذا سيكون العمود الفقري
في جميع الحيوانات التي سنتطرق لها،
سواء كانت ذات قدمين
أو أربعة أقدام.
الآن أريدكم أن تصعدوا إلى داخل القفص الخيالي وأن تنظروا إلى الأعلى.
هذا هو السقف الصدري.
هذا هو المكان الذي يتلامس فيه السطح العلوي للرئتين مباشرة
مع الضلوع والفقرات.
هذه هي الواجهة التي تتمحور حولها حبكة قصتنا.
الآن أريدكم أن تتخيلوا رئتي الكلب.
من الخارج، تشبه كيسًا كبيرًا قابلًا للنفخ
حيث تتوسع جميع أجزاء الكيس أثناء الاستنشاق
وتتقلص أثناء الزفير.
أما داخل الكيس، هناك سلسلة من الأنابيب المتفرعة،
وتسمى هذه الأنابيب بالشعب القصبية.
تنقل هذه الشعب الأكسجين المُستنشَق إلى الحجيرات الهوائية.
ثم يعبر الهواء إلى غشاء رقيق حتى يمر إلى مجرى الدم عن طريق الانتشار.
الآن، هذا الجزء مهم.
هو أن رئة الثدييات بأكملها هي المُتنّقلة.
هذا يعني أنها تتحرك خلال العملية التنفسية بأكملها،
بحيث لا يمكن أن يكون الغشاء الرقيق، حاجز غازات الدم،
رقيقًا للغاية وإلا سيتمزق.
تذكروا حاجز غازات الدم، سنعود للحديث عنه.
هل ما زلتم معي؟
لأننا سنبدأ برئتي الطيور وستصبح الأمور جنونية أكثر،
استعدوا للصدمة.
(ضحك)
رئتا الطيور مختلفة تمامًا عن رئتي الثدييات.
وسوف نستعين بالطيور كنموذج
لإعادة بناء رئتي الديناصورات.
إذن بالنسبة للطيور،
يمر الهواء عبر الرئة، لكن دون أن تتوسع أو تنكمش.
لا تستطيع رئة الطائر الحركة،
وهي تتميز بنسيج من الإسفنج الكثيف
وليست بمرنة، كما أنها مثبتة في الأعلى وعلى الجانبين بفضل القفص الصدري
وأسفل الغشاء الأفقي.
ومن ثم تتم تهويتها بشكل أحادي الاتجاه
من خلال سلسلة من الهياكل المرنة التي تشبه الأكياس
والتي تتشعب من الشعب القصبية،
وراء الرئة ذاتها،
وتسمى هذه بالأكياس الهوائية.
الآن، يتم حبس هذه التركيبة الدقيقة للغاية في مكانها
من خلال سلسلة من الأضلاع المتشعبة
على طول السقف الصدري.
كما أنه في العديد من أنواع الطيور،
تنشأ الامتدادات من الرئة
والأكياس الهوائية،
فهي تجتاح الأنسجة العظمية...
وعادةً ما تستهدف الفقرات وأحيانا الأضلاع،
كما وتغلق الجهاز التنفسي في مكانه.
وهذا ما يسمى بـ(الهوائية الفقرية).
الأضلاع المتشعبة والهوائية الفقرية
هما دليلان يمكننا التقصي عنهما في السجل الأحفوري،
لأن هاتين السمتين الهيكليتين
ستشيران إلى أن مناطق الجهاز التنفسي لدى الديناصورات
قد جمدت.
سهّلت عملية تثبيت الجهاز التنفسي هذه
تطور تقليص سمك طبقة حاجز الدم الغازي،
ذلك الغشاء الرقيق الذي ينتشر منه الأكسجين إلى مجرى الدم.
يسمح عامل التوَقُّف بذلك لأن الحاجز الرقيق رخو؛
ولأنه رخو سيتمزق إذا ما كانت تتم تهويته بنشاط
مثل رئة الثدييات.
إذًا لماذا نأبه لهذا الأمر؟
لمَ هذه الأمر يشغلُنا حتى؟
ينتشر الأكسجين بسهولة عبر غشاء رقيق،
وهذا الغشاء هو إحدى الطرق لتعزيز التنفس
في ظل ظروف انخفاض الأكسجين،
حالات انخفاض الأكسجين مثل تلك الحالات في فترة العصر الترياسي.
لذا، إذا كانت الديناصورات تمتلك بالفعل رئة من هذا النوع،
فستكون على أفضل استعداد للتنفس من غيرها من الحيوانات،
بما في ذلك الثدييات.
هل تتذكرون طريقة (تطور السلالات القوسي)
حيث نأخذ تشريح الحيوانات الحديثة،
ومن ثم نترجمها في السجل الأحفوري؟
كانت الفكرة الأولى: الأضلاع المتشعبة من الطيور الحديثة.
حسنًا إننا نجد هذا عند أغلب الديناصورات.
وهذا يعني أن السطح العلوي لرئتي الديناصورات
سيثبت في مكانه،
تمامًا مثل الطيور الحديثة.
الدليل الثاني هو الهوائية الفقرية.
نجدها في ديناصورات الصوروبودا والثيروبودا،
وهي المجموعة التي تحتوي على الديناصورات المفترسة
والتي أدت إلى الطيور الحديثة.
وبينما لا نجد دليلًا على أنسجة الرئة المتحجرة في الديناصورات،
فإن الهوائية الفقرية تعطينا دليلًا على مهام الرئة
خلال حياة هذه الحيوانات.
كانت أنسجة الرئة أو أنسجة الكيس الهوائي تغزو الفقرات،
وتفرغها تمامًا مثل الطيور الحديثة،
كما وتثبت مناطق الجهاز التنفسي في مكانها،
وتجمدها.
كانت الأضلاع المتشعبة
والهوائية الفقرية تخلقان معًا
إطارًا جامدًا وصلبًا
يعمل على تثبيت الجهاز التنفسي في مكانه،
مما سمح بتطور ذلك الحاجز الرقيق والرخو الحامل لغازات الدم
الذي نراه اليوم في الطيور الحديثة.
تعني الأدلة على هذه الرئة المقيدة في الديناصورات
أنه كان لدى الديناصورات القدرة على تطوير رئة
تسطيع من خلالها التنفس
تحت جو منخفض التأكسج، أو منخفض الأكسجين، في فترة العصر الترياسي.
إن هذا الهيكل العظمي الصلب في الديناصورات كان من شأنه أن يمنحهم
ميزة تكيفية كبيرة تفوق الحيوانات الأخرى، وخاصة الثدييات،
التي لم تكن رئتها المرنة لتتكيف
مع جو العصر الترياسي ناقص التأكسج، أو منخفض الأكسجين.
قد يكون هذا التركيب البنيوي هو السلاح السري للديناصورات
الذي أعطاهم هذه الميزة مقارنة بالحيوانات الأخرى.
وهذا يعطينا منصة انطلاق ممتازة
للبدء في اختبار فرضيات تنويع الديناصورات.
هذه هي قصة بداية الديناصورات،
وهي مجرد بداية لقصة بحثنا في هذا الموضوع.
شكرًا لكم.
(تصفيق)