כולנו שמענו איך הדינוזאורים מתו.
הסיפור שאני הולכת לספר לכם
קרה יותר מ-200 מליון שנה לפני הכחדת הדינוזאורים.
הסיפור מתחיל ממש בהתחלה
כאשר הדינוזאורים רק החלו בחייהם.
אחת התעלומות הגדולות ביותר בביולוגיה אבולוציונית
היא מדוע הדינוזאורים היו כל-כך מוצלחים.
מה הוביל לשליטה הגלובלית שלהם במשך כל-כך הרבה שנים?
כשאנשים חושבים מדוע הדינוזאורים היו כל-כך מדהימים,
הם לרוב חושבים על הדינוזאור הגדול ביותר או הקטן ביותר,
או מי היה הכי מהיר,
או למי היו הכי הרבה נוצות,
או את השיריון, הדוקרנים או השיניים הכי מגוחכים.
אך אולי התשובה צריכה להמצא באנטומיה הפנימית שלהם --
נשק סודי, אפשר לומר.
הקולגות שלי ואני, אנחנו חושבים שאלו היו הריאות שלהם.
אני גם פליאונטולוגית וגם עוסקת באנטומיה השוואתית,
ואני מעוניינת להבין
איך ריאות הדינוזאורים עזרו להם להשתלט על כדור-הארץ.
אנחנו הולכים לקפוץ 200 מיליון שנה לאחור,
לתקופת טריאס.
הסביבה הייתה קשה באופן קיצוני,
לא היו שום צמחים פורחים,
מה שאומר שלא היה דשא.
אז דמיינו נוף מלא בעצי אורן ושרכים.
באותה העת, היו לטאות קטנות,
יונקים, חרקים,
וגם היו זוחלים אוכלי-בשר ואוכלי-עשב --
כולם מתחרים על אותם משאבים.
נתון קריטי לסיפור
הוא שרמות החמצן הוערכו להיות נמוכות עד כדי 15 אחוז,
בהשוואה ל-21 אחוז כיום.
אז היה הכרחי לדינוזאורים על-מנת שיוכלו לנשום
בסביבה דלת החמצן הזו,
לא רק כדי לשרוד
אלא כדי לשגשג ולהתגוון.
אז, כיצד אנו יודעים איך היו בכלל ריאות הדינוזאורים,
מאחר וכל מה שנשאר מדינוזאור הם שלדים מאובנים?
השיטה בה אנו משתמשים נקראת "אישכול פילוגנטי של מינים קיימים".
זו דרך מפונפנת לומר שאנו לומדים אנטומיה --
ספציפית במקרה הזה, את הריאות והשלד --
מהצאצאיים החיים של הדינוזאורים בעץ האבולוציוני.
אז אנו מסתכלים על האנטומיה של ציפורים,
שהן צאצאים ישירים של דינוזאורים,
ומסתכלים על האנטומיה של קרוקודילים,
שהם קרובי משפחתם הקרובים ביותר שחיים כיום,
ואז אנו מסתכלים על האנטומיה של לטאות וצבים,
שאותם אנו מחשיבים כמעין בני-דודים.
ואז אנו מיישמים את המידע האנטומי הזה בתיעוד המאובנים,
ואז אנו יכולים להשתמש בו על-מנת לבנות מחדש את הריאות של הדינוזאורים.
ובמקרה המסויים הזה,
שלדי הדינוזאורים מזכירים הכי הרבה את שלדי הציפורים המודרניות.
מכיוון שדינוזאורים התחרו עם יונקים קדומים בתקופת הזמן הזו,
חשוב להבין את המבנה הבסיסי של ריאות היונקים.
כמו-כן, על-מנת להכיר לכם את הריאות בכלליות,
אנחנו נשתמש בכלבה שלי, מילה מטרויה,
הפנים שהשיקו אלפי חטיפים,
כדוגמנית שלנו.
(צחוק)
הסיפור הזה מתרחש בתוך חלל החזה.
אני רוצה שתדמיינו את בית החזה של כלב.
חשבו על איך עמוד השדרה
לגמרי אופקי לאדמה.
כך עמוד השדרה עומד להראות
בכל בעליי-החיים שאנו נדבר עליהם,
בין אם הם הולכים על שתי רגליים
ובין אם על ארבע.
כעת אני רוצה שנטפס אל תוך בית החזה המדומיין ונביט למעלה.
זוהי תקרת בית החזה.
זהו המקום בו שטח הריאות העליון בא במגע פיזי ישיר
עם הצלעות והחוליות.
הממשק הזה הוא המקום בו סיפורנו מתרחש.
עכשיו אני רוצה שתדמיינו ריאות של כלב.
כלפי חוץ, הן כמו שק מתנפח ענק
בו כל חלקי השק מתרחבים בזמן שאיפה
ומתכווצים בזמן נשיפה.
בתוך השקית, ישנן סדרה של צינורות מסתעפים,
והצינורות הללו נקראים עץ הסימפונות.
הצינורות הללו מובילים את החמצן שנשאף אל הנֹאדִית (שק אוויר זעיר בריאות).
הם חוצים קרום דק אל תוך זרם הדם באמצעות דיפוזיה.
עכשיו, החלק הזה קריטי.
הריאה כולה של היונקים הינה ניידת.
זה אומר שהיא נעה לאורך כל תהליך הנשימה,
כך שהקרום הדק הזה, מחסום הדם-גז,
לא יכול להיות יותר מדי דק אחרת הוא ייקרע.
זכרו את מחסום הדם-גז מכיוון שעוד נחזור אליו.
אז, אתם עדיין איתי?
מכיוון שאנו מגיעים אל הציפורים וזה נהיה משוגע,
אז תחזיקו חזק.
(צחוק)
ציפור שונה לגמרי מיונק.
ואנו עומדים להשתמש בציפורים כדוגמניות שלנו
כדי לבנות מחדש את ריאות הדינוזאורים.
אצל הציפור,
אויר עובר דרך הריאה, אך הריאה לא מתרחבת או מתכווצת.
הריאה היא מקובעת,
היא בעלת מרקם של ספוג דחוס
והיא אינה גמישה ונעולה במקום שלה בחלקו העליון ובצדדים על ידי בית החזה
ובתחתית על ידי קרום אופקי.
היא מתאווררת בצורה חד-כיוונית
בעזרת סדרת מבנים גמישים דמויי שקים
המסתעפים מחוץ לעץ הסמנפונות,
מעבר לריאה עצמה,
והם נקראים כריות אוויר.
עכשיו, כל המבנה הרגיש מאוד הזה מקובע במקום
על-ידי סדרה של צלעות מפוצלות
לכל אורך תקרת בית החזה.
כמו-כן, במינים רבים של ציפורים,
שלוחות עולות מן הריאה
וכריות האוויר,
הן עוברות את רקמות השלד --
לרוב את החוליות, לפעמים את הצלעות --
ונועלות את מערכת הנשימה במקום.
"פְּנֵאוּמָטִיה חוליתית".
הצלעות המפוצלות והפנאומטיה החוליתית
הם שני רמזים שאנו יכולים לצוד אחריהם בתיעוד המאובנים,
מכיוון ששתי תכונות השלד האלו
יצביעו על כך שאיזורים במערכת הנשימה של הדינוזאורים
הינם מקובעים.
עיגון זה של מערכת הנשימה
סייע באבולוציה של הדקקות מחסום הדם-גז,
הקרום הדק ההוא שחמצן פעפע דרכו אל תוך זרם הדם.
הנייחות הזו מאפשרת זאת מכיוון שמחסום דק הוא מחסום חלש,
והמחסום החלש היה נקרע אם הוא היה מאוורר נמרצות
כמו ריאת היונקים.
אז למה אכפת לנו מכל זה?
למה זה בכלל משנה?
חמצן מפעפע ביתר קלות דרך קרום דק,
וקרום דק הוא דרך אחרת להעשרת הנשימה
תחת תנאים דלי-חמצן --
תנאים דלי-חמצן כמו שהיו בתקופת הטריאס.
אז, אם לדינוזאורים אכן היו סוג הריאות הזה,
הם היו הרבה יותר מצויידים לנשום ביחס לכל שאר בעלי-החיים,
כולל יונקים.
אתם זוכרים את שיטת ה"אישכול פילוגנטי לפי מינים קיימים"
בה אנו לוקחים את האנטומיה של בעלי-חיים מודרניים,
ומיישמים אותה בתיעוד המאובנים?
אז, רמז מספר אחת היה הצלעות המפוצלות של ציפורים מודרניות.
ובכן, אנחנו מוצאים את זה ברוב הדינוזאורים.
אז זה אומר שחלקן העליון של ריאות הדינוזאורים
יהיה מקובע במקום.
בדיוק כמו בציפורים מודרניות.
רמז מספר שתיים הוא פנאומטיה חוליתית.
אנחנו מוצאים זאת בדינוזאורים מסוגי זאורופודה ותרופודה,
שהיא הקבוצה המכילה דינוזאורים טורפים
והיוו בסיס לציפורים מודרניות.
ובעוד שאנו לא מוצאים הוכחה לרקמת ריאה מאובנת בדינוזאורים,
פנאומטיה חוליתית מעניקה לנו הוכחה למה הריאה עשתה
במהלך חייהם של בעלי-החיים האלו.
רקמת ריאה או רקמה של כרית אוויר פלשה אל החוליות,
חוררה אותן בדיוק כמו בציפור המודרנית,
ונעלה איזורים במערכת הנשימה במקומם,
ולא אפשרה ניידות.
הריאות המפוצלות
והפנאומטיה החוליתית יחדיו
יצרו מסגרת נייחת ונוקשה
שנעלה את מערכת הנשימה במקומה
שאפשרה את האבולוציה של מחסום הדם-גז המאוד דקיק, מאוד רגיש
שאנו רואים כיום בציפורים מודרניות.
ההוכחה למגבלות הנוקשות האלו בריאת הדינוזאורים
אומרת כי הסבירות לפתח ריאה
שתהיה מסוגלת לנשום
תחת אטמוספירה היפוקסית, או דלת-חמצן, של תקופת הטריאס.
המבנה השלדי הנוקשה הזה בדינוזאורים היה מאפשר להם
יתרון הסתגלות משמעותי על פני שאר בעליי-החיים, ביחוד היונקים,
שהריאות שלהם לא היו מספיק גמישות כדי להסתגל
לאטמוספירה ההיפוקסית, או דלת-החמצן, של תקופת הטריאס.
האנטומיה הזו עשויה הייתה להיות נשקם הסודי של הדינוזאורים
שהעניק להם את היתרון הזה על פני שאר היצורים החיים.
וזה נותן לנו קרש קפיצה מצויין
להתחיל לחקור את ההשערה של הגיוון בדינוזאורים.
זהו הסיפור של תחילתם של הדינוזאורים,
וזוהי רק ההתחלה של סיפור החקר שלנו אל תוך הנושא הזה.
תודה רבה.
(מחיאות כפיים)