Azt mindannyian tudjuk, hogyan haltak ki a dinoszauruszok.
Egy 200 millió évvel ezelőtti történetet
fogok elmondani önöknek, azelőttről, hogy a dinoszauruszok kihaltak volna.
A történet akkor kezdődött,
amikor a dinoszauruszok még épp csak megjelentek.
Az evolúciós biológia egyik legnagyobb rejtélye,
hogy vajon miért voltak ennyire sikeresek a dinoszauruszok.
Mi vezetett sok éven át tartó erőfölényükhöz a bolygón?
Amikor a dinoszauruszok nagyszerűségére gondolunk,
általában azt vesszük számba, melyikük volt a legnagyobb vagy a legkisebb,
melyikük volt a leggyorsabb,
melyiküknek volt a legtöbb tolla,
legkülönösebb páncélja, tüskéje vagy foga.
Ám a válasz talán a belső anatómiájukban rejlik –
egy titkos fegyverben, hogy úgy mondjam.
A kollégáimmal úgy hisszük, a tüdejük lehetett az.
Végzettségemet tekintve paleontológus és összehasonlító anatómus vagyok,
és azt szeretném megérteni,
hogy a specializálódott tüdő hogyan segítette őket, hogy uralják a bolygót.
Szóval visszaugrunk 200 millió évet
a triászba.
A környezet elég zord volt,
nem voltak virágos [zárvatermő] növények,
így fű sem nőtt.
Képzeljenek el egy fenyőfákkal és páfrányokkal borított vidéket.
Ugyanakkor akadtak kis gyíkok,
emlősök, rovarok,
továbbá hús- és növényevő hüllők –
mind ugyanazokért az erőforrásokért versengve.
Nagyon lényeges a történetben,
hogy az oxigénszint nagyjából 15%-os volt,
összehasonlítva a mai 21%-kal.
Fontos volt a dinoszauruszok számára, hogy képesek legyenek lélegezni
ilyen alacsony oxigénszint mellett is,
nemcsak hogy túléljenek,
de az egyed- és törzsfejlődés szempontjából is.
Honnan tudjuk egyáltalán, milyen volt a dinoszauruszok tüdeje,
mikor a dinoszauruszokból általában csak megkövesedett csontvázuk maradt meg?
A módszernek, amit használtunk, EPB, "fennmaradó filogenetikai konzol" a neve.
Így mondják azt felvágósan, hogy anatómiai vizsgálatokat végezünk
olyan ma élő fajokon, amelyek a dinoszauruszok leszármazottjai,
jelen esetben kimondottan tüdejükön és a csontvázukon.
Megnéztük a madarak anatómiáját,
mert ők a dinoszauruszok egyenesági leszármazottai,
és a krokodilokat is tanulmányoztuk,
mivel ők a legközelebbi élő rokonaik,
továbbá a gyíkok és teknősök anatómiáját is vizsgáltuk,
rájuk unokatestvérként gondolhatunk.
Az így szerzett anatómiai adatokat alkalmazzuk a fosszilis rekordokra,
így pedig rekonstruálhatjuk a dinoszauruszok tüdejét.
Ebben a specifikus esetben
a dinoszauruszok csontváza leginkább a mai madarakéhoz hasonlít.
Mivel a dinoszauruszok akkoriban a korai emlősökkel vetélkedtek,
fontos megértenünk, hogy az emlősök tüdeje hogyan is működött.
Ismerkedjünk meg a tüdővel úgy, általában,
ehhez kutyámat, a trójai Milát fogjuk használni modellként,
akinek egyszerűen nem lehet ellenállni, ahogy Helénának sem lehetett.
(Nevetés)
Ez a történet egy mellkasban zajlik.
Szeretném, ha elképzelnék egy kutya bordakosarát.
Gondolják át: a gerincoszlop
teljesen párhuzamos a földdel.
Ugyanígy áll a gerincoszlop
minden olyan állat esetében, amelyről beszélni fogunk,
akár két lábon,
akár négy lábon jár.
Most másszanak be e képzeletbeli bordakosárba, és nézzenek fel.
Ez a mellüreg boltozata.
A tüdő felső felszíne, itt kerül direkt kapcsolatba
a bordákkal és csigolyákkal.
Ez az a felület, ahol a történetünk játszódik.
Képzeljék el egy kutya tüdejét.
Kívülről olyan, mint egy óriási felfújható zsák,
amely belégzéskor kitágul,
kilégzéskor összehúzódik.
A zsák belsejében csövek ágaznak fraktálszerűen szanaszét,
ezeket a csöveket hívják hörgőfának.
Ezek a csövek szállítják a belélegzett oxigént végül a tüdőhólyagocskákba.
Az oxigén egy vékony hártyarétegen keresztül, diffúzióval jut be a véráramba.
Ezen a részen múlik minden.
Az emlősök tüdejének egésze mozgásban van.
Ez azt jelenti, hogy a légzés során állandó mozgásban van,
így ez a vékony hártya, a vér-levegő gát
nem lehet túl vékony, különben összeomlik.
Véssék az eszükbe a vér-levegő gátat, mert fogunk még beszélni róla.
Tudnak követni?
Mert most jönnek a madarak, az pedig őrületes lesz,
kössék fel a fehérneműjüket.
(Nevetés)
A madarak teljesen másak, mint az emlősök.
Madarakat fogunk modellként használni
a dinoszauruszok tüdejének rekonstruálásához.
A madarakban
a levegő áthalad a tüdőn, ám a tüdő nem tágul és zsugorodik össze.
A tüdő mozdulatlan,
az állaga, mint a tömött szivacs, rugalmatlan,
be van zárva felülről és oldalról a bordakosár,
alulról pedig egy vízszintes hártya által határolt részbe.
Ebben az egyirányú szellőzést
a hörgőfáról leágazó, légzsákhoz hasonló
rugalmas struktúrák sorozat biztosítják
magán a tüdőn kívül,
– és ezeket hívjuk légkamráknak.
Na most, ennek az egész, hihetetlenül kifinomult berendezésnek a helyzete fix,
mivel egy csomó, a mellüreg felső részén húzódó
kettéágazó borda – villacsont – a helyében tartja.
Sok madárfaj
tüdejének és a légzsákoknak is
vannak kinövései,
amelyek benyúlnak a csontok szövetébe –
általában a csigolyákba, néha a bordákba –,
és ezek fixálják a légzőszerv helyzetét.
Ezek a légtartalmú, üreges csigolyák.
A villacsontok és üreges csigolyacsontok olyan nyomok,
amelyeket érdemes keresnünk a fosszilis rekordok között,
mert a csontváz ezen jellegzetességei
arra utalnának, hogy a dinoszauruszok légzőszerve
mozdulatlan.
A légzőrendszer kötöttsége
elősegítette a vér-levegő gát elvékonyodásának evolúcióját
– ez az a vékony hártya, amelyen át az oxigén a véráramba diffundál.
A mozdulatlanság ezt megengedte. A vékony gát egyben gyenge gát is,
a gyenge gát átszakadna, ha olyan erős légáramlásnak volna kitéve,
mint egy emlős tüdeje.
Hogy ez miért érdekes?
Miért számít egyáltalán?
Az oxigén sokkal könnyebben diffundál át egy vékony hártyán,
és a vékony hártya egyben az egyik módja, hogy alacsony oxigéntartalmú környezetben
hatékonyabbá tegye a légzést –
olyan környezetben, mint ami a triászt jellemezte.
Szóval ha a dinoszauruszoknak valóban ilyen tüdejük volt,
a légzés jobban ment nekik, mint bármelyik másik állatnak,
beleértve az emlősöket is.
Emlékeznek a "fennmaradó filogenetikai konzolra",
ahol fogjuk a mai állatok anatómiáját,
és ráillesztjük a kövületekére?
Az egyes számú nyom a mai madarak villacsontja.
A legtöbb dinoszaurusznál ez megtalálható.
Vagyis a dinoszauruszok tüdejének felszíne
ugyanúgy rögzített,
mint a mai madaraké.
A második nyom az üreges csigolya.
A sauropodáknál és a theropodáknál találunk ilyen jellegzetességet,
és az ő csoportjukban találhatóak a ragadozó dinoszauruszok is,
és ebből a csoportból erednek a mai madarak.
Bár nem leltünk eddig megkövült dinoszaurusz tüdőszövetekre,
az üreges csigolyák bizonyítják, hogyan működött
ezen állatok tüdeje életük során.
A tüdőszövetek vagy a légzsák szövetei benyúltak a csigolyákba,
üregeket képezve, mint a mai madaraknál is,
és a légzőrendszert mozdulatlan pozícióba,
egyhelybe rögzítették.
A villás bordacsontok
és az üreges csigolyák együtt
egy mozdulatlan, rideg keretet hoztak létre,
amely fixálta a légzőrendszer helyzetét,
lehetővé tette az extrém vékony és finom vér-levegő gát evolúcióját,
amely a mai madarak jellemzője is.
Ez a bizonyíték, hogy a dinoszauruszok tüdeje "kényszerzubbonyban" volt,
azt jelenti, hogy képesek voltak olyan tüdőt kifejleszteni,
amellyel lélegezhettek
a triász oxigénhiányos vagy alacsony oxigéntartalmú légkörében.
Az alkalmazkodás szempontjából a dinoszauruszok számára
a merev vázszerkezet előnyt jelentett más állatokkal, főleg az emlősökkel szemben,
amelyek rugalmas tüdeje nem tudott alkalmazkodni
a triász oxigénhiányos vagy alacsony oxigéntartalmú légköréhez.
Ez az anatómiai felépítés lehetett a dinoszauruszok titkos fegyvere,
amely előnyt biztosított számukra más állatokkal szemben.
Ez kiváló kiindulópont ahhoz is,
hogy elkezdjük elemezni a dinoszauruszok sokféleségével kapcsolatos hipotézisünket.
Ez a dinoszauruszok történetének kezdete,
és ezzel együtt a mi kutatásunknak is csupán az elejét jelenti.
Köszönöm.
(Taps)