همه ما شنیده‌ایم دایناسورها چطور مرده‌اند.
داستانی که می‌خواهم برایتان تعریف کنم
۲۰۰ میلیون سال پیش از انقراض دایناسورها اتفاق افتاد.
این داستان از همان ابتدا شروع می‌شود،
زمانی که دایناسورها تازه در اول راه بودند.
یکی از بزرگترین اسرار زیست‌شناسی تکاملی این است
که دایناسورها چطور این قدر موفق بودند.
چه چیزی به استیلای جهانی آنها برای این همه سال منجر شد؟
وقتی مردم به شگفتی دایناسورها فکر می‌کنند،
معمولاً به یاد بزرگترین یا کوچک‌ترین دایناسور می‌افتند،
یا اینکه کدام سریع‌ترین بود،
یا چه کسی بیشترین پرها،
مسخره‌ترین زره، چنگال یا دندان را داشت.
اما شاید پاسخ در کالبدشناسی درونی آنها باشد --
بهتر است بگوییم سلاحی مخفی.
من و همکارانم فکر می‌کنیم این ریه‌های آنها بود.
من هم دیرین شناس هستم و هم کالبد شناس قیاسی،
و علاقه دارم متوجه شوم
چطور ریه‌های مخصوص دایناسورها به آنها در تسخیر این سیاره کمک کرد.
خب می‌خواهیم به بیش از ۲۰۰ میلیون سال قبل برگردیم
به دوران تریاس.
محیط زیست به شدت خشن بود،
هیچ گیاه گل‌داری وجود نداشت،
و این یعنی علفی وجود نداشت.
پس یعنی چشم‌اندازی را تصور کنید مملو از درختان کاج و سرخس.
در عین حال، سوسمارهای کوچک،
پستاندارن، و حشرات وجود داشتند،
و همچنین خزندگان گوشت‌خوار و گیاه‌خوار بودند --
همه بر سر منابع مشترک رقابت داشتند.
نکته بحرانیِ این داستان این است
که سطح اکسیژن تنها ۱۵ درصد تخمین زده می‌شود،
در مقایسه با ۲۱ درصد امروزی.
پس برای دایناسورها تواناییِ تنفس
در این محیط کم‌اکسیژن
نه تنها برای بقا
بلکه برای شکوفایی و متنوع شدن هم حیاتی بوده است.
پس از کجا بدانیم که حتی شکل ریه دایناسورها چطور بوده،
در حالی که تنها بقایای آنها اسکلت‌های فسیل شده است؟
روشی که ما استفاده می‌کنیم «براکتینگ فیلوژنتیک موجودات» نام دارد.
این عبارت پرتکلَف یعنی آناتومی نوادگان زنده دایناسورها --
به طور خاص در اینجا، ریه و اسکلت --
در درخت تکامل را مطالعه می‌کنیم.
پس به آناتومی پرندگان نگاه می‌کنیم،
که مستقیماً بازماندگان دایناسورها هستند،
و به آناتومی کروکودیل‌ها نگاه می‌کنیم،
که نزدیک‌ترین خویشاوند زنده آنها هستند،
و بعد به آناتومی سوسمارها و لاک‌پشت‌ها نگاه می‌کنیم،
که می‌توانیم آنها را عموزاده‌های دایناسورها بدانیم.
و بعد این اطلاعات کالبدشناسی را در فسیل‌های کشف شده به کار می‌گیریم،
و بعد می‌توانیم با استفاده از آن ریه‌های دایناسورها را بازسازی کنیم.
و در این مثال خاص،
اسکلت دایناسورها بیشتر به اسکلت پرندگان امروزی می‌ماند.
خب، از آنجا که دایناسورها در طول این دوره با پستانداران اولیه در رقابت بودند،
مهم است که طرح ریهٔ پستانداران اولیه را درک کنیم.
همچنین، برای آشنا کردن شما با ریه به طور کلی،
از سگ من میلای تروی استفاده می‌کینم،
چهره‌ای که به عنوان مدل ما،
هزاران تحسین برمی‌انگیزد.
(خنده)
این داستان درون فضای سینه رخ می‌دهد.
خب می‌خواهم که قفسه سینه یک سگ را تصور کنید.
فکر کنید که چطور ستون فقرات
کاملاً به موازات زمین است.
ستون فقرات در تمام حیواناتی
که درباره‌شان صحبت می‌کنیم به همین شکل است،
چه روی دو پا حرکت کنند
چه چهار پا.
حالا می‌خواهم که داخل قفسه سینه بروید و به بالا نگاه کنید.
این سقف قفسه سینه ما است.
این جایی است که سطح بالای شش‌ها با دنده‌ها و مهره‌ها
در تماس مستقیم قرار می‌گیرد.
این برخورد جایی است که داستان ما رخ می‌دهد.
حالا می‌خواهم که ریه یک سگ را تصور کنید.
از بیرون شبیه یک کیسه بادکنکی بزرگ است
که تمام بخش‌های کیسه با دمیدن باد می‌شوند
و با بازدم خالی می‌شوند.
درون این کیسه مجموعه‌ای از لوله‌های شاخه‌ای است،
و این لوله‌ها درخت برونشی نام دارند.
این لوله‌ها اکسیژن تنفس شده را نهایتاً به کیسه‌های هوایی می‌رسانند.
آنها از لایه‌ای بسیار نازک گذشته از طریق انتشار وارد جریان خون می‌شود.
حالا، این قسمت حیاتی است.
تمام ریه پستاندارن متحرک است.
یعنی در طول تمام فرایند تنفس در حال حرکت است،
پس آن لایه نازک، مانع بین گاز و خون،
نباید زیاد نازک باشد وگرنه پاره می‌شود.
خوب، مانع بین گاز و خون یادتان باشد، چون به آن باز خواهیم گشت.
خوب، هنوز با من هستید؟
چون می‌خواهیم پرنده‌ها را شروع کنیم و قرار است پیچیده شود،
پس محکم بنشینید.
(خنده)
پرندگان کاملاً با پستانداران فرق دارند.
و قرار است از آنها به عنوان مدل
برای بازسازی ریه دایناسورها استفاده کنیم.
خب در پرنده،
هوا از شش عبور می‌کند اما ریه منقبض و منبسط نمی‌شود.
ریه ثابت است،
ساختاری شبیه یک اسفنج متراکم دارد
و غیرقابل انعطاف است و در جای خود در بالا و کنار بوسیله قفسه سینه
و از پایین با لایه‌ای افقی ثابت شده است.
بعد توسط مجموعه‌ای از ساختارهای منعطف کیسه مانند
به صورت یک طرفه هوادهی می‌شود
که از درخت برونشی منشعب شده،
و تا ورای ریه ادامه دارند،
و کیسه‌های هوا نام دارند.
حالا، این ساختار بسیار ظریف توسط مجموعه‌ای دنده چنگالی
در تمام طول سقف قفسه سینه
در جای خود ثابت شده است.
همچنین در بسیاری از گونه‌های پرندگان،
بخش اضافی از ریه
و کیسه‌های هوایی فراتر رفته،
و به بافت اسکلتی هم تجاوز می‌کند --
معمولاً مهره‌ها و گاهی هم دنده‌ها --
و دستگاه تنفسی را در جای خود ثابت می‌کنند.
و این‌ها «مهره‌های پنوماتیکی» نام دارند.
دنده‌های چنگالی و مهره‌های پنوماتیکی
دو نکته‌ای هستند که می‌توانیم در فسیل‌ها جستجو کنیم،
زیرا این دو ویژگی استخوانی
نشان خواهند داد که بخشهای سیستم تنفسی دایناسورها
ثابت بوده است.
این ثابت بودن سیستم تنفسی
تکامل مانع گاز و خون به سمت نازک شدن را تسهیل کرد،
همان لایه نازکی که اکسیژن از آن در جریان خون منتشر می‌شود.
ثابت بودن این را ممکن می‌سازد چون یک مانع نازک مانعی ضعیف است،
و اگر مانع ضعیف مانند پستانداران به طور فعال هوادهی شود
پاره خواهد شد.
خوب، چرا این برای ما اهمیت دارد؟
چرا این اصلاً مهم است؟
اکسیژن از یک لایهٔ نازک راحت‌تر منتشر می‌شود،
و لایه نازک راهی است برای بهبود تنفس
در شرایط عدم وجود اکسیژن کافی --
عدم وجود اکسیژن کافی مانند شرایط دوران تریاسه.
پس اگر دایناسورها واقعاً چنین ریه‌هایی داشتند،
برای تنفس از تمام حیوانات
از جمله پستانداران مجهزتر بوده‌اند.
خوب براکتینگ فیلوژنتیک موجودات یادتان هست
که کالبدشناسی حیوانات مدرن را می‌گرفتیم،
و در فسیل‌های کشف شده به کار می‌بردیم؟
نکته اول دنده‌های چنگالی پرندگان مدرن بود.
خوب، آن را در تقریباً اکثریت دایناسورها پیدا کردیم.
این یعنی سطح بالایی ریه‌های دایناسورها
در جای خود ثابت بوده است،
درست مانند پرندگان امروزی.
نکته دوم مهره‌های پنوماتیکی بود.
این را هم در دایناسورهای سوروپود و تروپود کشف کردیم،
که گروهی است که دایناسورهای شکارچی را شامل می‌شود
که اجداد پرندگان امروزی هستند.
و با وجود اینکه شواهد فسیلی از بافت ریوی دایناسورها در دست نیست،
مهره‌های پنوماتیکی به ما نشان می‌دهد
در طول حیات این حیوانات ریه چه کار می‌کرده است.
بافت ریوی یا بافت کیسه هوایی به مهره‌ها تجاوز می‌کرده،
و آنها را مانند پرندگان امروزی توخالی می‌کرده است،
تا قسمت‌های سیستم تنفسی را در جای خود نگه دارد،
و آن را ثابت کند.
دنده‌های چنگالی
و مهره‌های پنوماتیکی باهم
چارچوبی نامتحرک و صلب ایجاد می‌کردند،
که سیستم تنفسی را در جای خود ثابت نگه‌می‌داشت
و به تکامل آن مانع گاز و خون بسیار نازک و ظریف
که امروزه در پرندگان می‌بینیم کمک کرد.
شواهد این ریه غل و زنجیر شده در دایناسورها
یعنی آنها ظرفیت تکامل ریه‌ای را داشتند
که می‌توانست در شرایط هیپوکسی
یا کمبود اکسیژن در دوران تریاسه تنفس کند.
این ساختار صلب اسکلتی در دایناسورها
به آنها نسبت به سایر حیوانات، برتری ویژه‌ای برای سازش می‌داد
مخصوصاً نسبت به پستانداران که ریه‌های منعطف‌شان نمی‌توانست
به هیپوکسی و اتمسفر کم اکسیژن تریاسه سازگار شود.
این کالبد می‌توانسته سلاح پنهان دایناسورها باشد
که نسبت به سایر حیوانات به آنها برتری داد.
و این به ما سکوی پرتاب بی‌نظیری می‌دهد
تا نظریه‌های گوناگونی دایناسورها را آزمایش کنیم.
این داستانِ آغاز دایناسورها،
و تازه اول داستان تحقیقات ما در این زمینه است.
متشکرم.
(تشویق)