L'arma segreta che ha permesso ai dinosauri di prendere possesso del pianeta.

Abbiamo tutti sentito le teorie su come sono morti i dinosauri ma, in primo luogo, perché sono riusciti a dominare la terra per così tanto tempo? (Suggerimento: non ha a che fare con le loro dimensioni, la velocità, i loro aculei o le loro bellissime piume). Viaggiamo indietro nel tempo di 200 milioni di anni a prima della loro estinzione con la paleontologa Emma Schachner per una boccata d'aria fresca nella storia dei dinosauri.

Tutti noi abbiamo sentito
di come sono morti i dinosauri.

La storia che vi voglio raccontare

risale a oltre 200 milioni di anni
prima che si estinguessero i dinosauri.

Questa storia inizia

quando i dinosauri
cominciavano ad apparire.

Uno dei più grandi misteri
della biologia evolutiva

è come abbiano fatto i dinosauri
a essere una specie dominante.

Che cosa gli ha permesso
di imporsi per così tanti anni?

Quando ci si chiede perché i dinosauri
fossero così incredibili,

generalmente si pensa
al più grande o al più piccolo,

o al più veloce,

o a chi aveva più piume,

la corazza, gli aculei
o le zanne più impensabili.

Ma forse la risposta aveva a che fare
con l'anatomia interna,

un'arma segreta, per così dire.

Io e i miei colleghi crediamo
che fosse per i loro polmoni.

Sono paleontologa
e anatomista comparativa,

e mi interessa capire

come i polmoni dei dinosauri
li abbiano aiutati a colonizzare il mondo.

Quindi facciamo un passo indietro
di 200 milioni di anni,

al periodo Triassico.

L'ambiente era estremamente duro,

le piante non fiorivano,

e questo significa che non c'era erba.

Per cui immaginiamoci
un paesaggio pieno di conifere e felci.

Contemporaneamente
si trovavano piccole lucertole,

mammiferi, insetti,

e anche rettili carnivori ed erbivori,

tutti in competizione
per le stesse risorse.

È fondamentale sapere

che i livelli di ossigeno
sono stati stimati a un 15%,

rispetto al 21% di oggi.

Per cui sarebbe stato determinante
per i dinosauri riuscire a respirare

in questo ambiente
a basso livello di ossigeno,

non solo per sopravvivere,

ma per prosperare e diversificarsi.

Per cui, come facciamo a sapere
com'erano i polmoni dei dinosauri,

dal momento che tutto quello che ci rimane
dei dinosauri sono scheletri fossili?

Il metodo che usiamo
si chiama "bracketing filogenetico",

che è un modo carino
per dire che studiamo l'anatomia,

in questo caso specifico
i polmoni e lo scheletro,

dei discendenti viventi
dei dinosauri nell'albero evolutivo.

Per cui esaminiamo
l'anatomia degli uccelli,

i discendenti diretti dei dinosauri,

ed esaminiamo l'anatomia dei coccodrilli,

che sono i parenti viventi più prossimi,

ed esaminiamo l'anatomia
delle lucertole e delle tartarughe,

che consideriamo loro cugini.

E poi applichiamo
questi dati anatomici ai resti fossili

e li usiamo per ricostruire
i polmoni dei dinosauri.

In questo caso specifico, ad esempio,

lo scheletro dei dinosauri
sembra quello di un uccello di oggi.

All'epoca i dinosauri erano
in competizione con i primi mammiferi,

quindi è importante capire

il funzionamento dei polmoni
dei mammiferi.

Inoltre, per farvi rispolverare
il funzionamento dei polmoni,

useremo il mio cane Mila di Troia,

con il muso che le fa ricevere
migliaia di dolcetti,

come nostra modella.

(Risate)

Questa storia inizia
in una cavità toracica.

Vi chiedo di visualizzare
la cassa toracica di un cane.

Pensate a come la colonna vertebrale

sia completamente parallela al suolo.

Questa è la colonna vertebrale

che hanno tutti gli animali
di cui stiamo parlando,

siano essi bipedi

o quadrupedi.

Adesso vi chiedo di entrare
nella cassa toracica immaginaria

e di guardare in alto.

Questa è la parete toracica.

Dove la parte superiore
dei polmoni viene a contatto

con le costole e le vertebre.

Qui è dove è ambientata la nostra storia.

Adesso voglio che visualizziate
i polmoni di un cane.

All'esterno sono grandi sacchi gonfiabili

in cui tutta la superficie
si espande durante l'inspirazione

e si contrae durante l'espirazione.

Nel sacco ci sono una serie
di piccoli condotti ramificati,

e questi condotti
sono l'albero bronchiale.

Questi condotti portano
l'ossigeno inalato agli alveoli.

Attraversano una piccola membrana
e si diffondono nel flusso sanguigno.

Ora, questa parte è cruciale.

L'intero polmone del mammifero è mobile.

Significa che si muove
durante l'intero processo di respirazione,

per cui la membrana sottile,
la barriera emato-aerea,

non può essere troppo sottile,
altrimenti si romperebbe.

Tenetevi a mente
questa barriera, ci ritorneremo.

Ci siamo fin qui?

Ora iniziamo a parlare di uccelli
e le cose si complicano,

quindi, tenetevi forte.

(Risate)

Gli uccelli sono completamente diversi
rispetto ai mammiferi.

E useremo gli uccelli come modello

per ricostruire i polmoni di un dinosauro.

Negli uccelli,

l'aria passa attraverso i polmoni,
che non si espandono né si contraggono.

I polmoni sono immobilizzati,

hanno la consistenza di una densa spugna,

non si espandono e sono bloccati
in alto e ai lati dalla cassa toracica

e in basso da una membrana orizzontale.

Vengono ventilati in modo unidirezionale

da una serie di strutture flessibili
a forma di sacco

che si diramano a partire
dall'albero bronchiale,

oltre il polmone stesso,

e si chiamano sacchi aeriferi.

Tutto questo sistema estremamente fragile

è tenuto fermo

da una serie di costole uncinate

lungo tutta la parete toracica.

Inoltre, in molte specie di uccelli,

delle protuberanze
si allungano dai polmoni

e dai sacchi aeriferi,

invadono i tessuti scheletrici,

generalmente le vertebre,
a volte le costole,

e tengono fermo l'apparato respiratorio.

Questa si chiama
"pneumaticità vertebrale".

Le costole uncinate
e la pneumaticità vertebrale

sono due indizi che possiamo
cercare nei resti fossili,

perché questi due tratti scheletrici

indicherebbero le zone
del sistema respiratorio dei dinosauri

che sono immobilizzate.

Questo ancoraggio del sistema respiratorio

ha facilitato il progresso
dell'assottigliamento

della barriera emato-aerea,

quella piccola membrana
attraverso la quale

l'ossigeno si diffondeva
nel flusso sanguigno.

L'immobilità lo consente
perché una barriera sottile è debole,

e la barriera debole si romperebbe
se fosse attivamente ventilata

come nel polmone di un mammifero.

Quindi perché ci interessa?

Perché ha importanza?

L'ossigeno si diffonde più facilmente
attraverso una membrana sottile,

e una membrana sottile è un modo
per migliorare la respirazione

quando il livello di ossigeno è basso,

come nel periodo Triassico.

Quindi, se i dinosauri
avevano questo tipo di polmoni,

erano meglio equipaggiati per respirare
rispetto agli altri animali,

mammiferi inclusi.

Vi ricordate il metodo
di bracketing filogenetico,

dove si studia l'anatomia
degli animali moderni,

e la si applica sui resti fossili?

Quindi, l'indizio numero uno
erano le costole uncinate

degli uccelli moderni.

Le abbiamo ritrovate
nella maggior parte dei dinosauri.

Questo significa che la parte superiore
dei polmoni dei dinosauri

doveva essere bloccata,

come quella degli uccelli di oggi.

Il secondo indizio
è la pneumaticità vertebrale.

La troviamo nei sauropodi e nei teropodi,

il gruppo che comprende
i dinosauri predatori,

e che ha dato origine agli uccelli.

E sebbene non si abbia evidenza

di tessuto polmonare
fossilizzato nei dinosauri,

la pneumaticità vertebrale ci dà prova
di quello che faceva il polmone

durante la vita dell'animale.

Il tessuto polmonare o il tessuto
dei sacchi aeriferi invadeva le vertebre,

svuotandole come quelle
degli uccelli moderni,

fissando al proprio posto
il sistema respiratorio,

e immobilizzandolo.

Le costole uncinate,

unitamente alle vertebre pneumatiche,

hanno creato
una struttura rigida immobilizzata

che teneva bloccato
il sistema respiratorio,

che consentiva l'evoluzione

di questa membrana ultrasottile,

molto delicata,

che è la barriera emato-aerea

che vediamo negli uccelli moderni.

L'esistenza di questa camicia di forza
per i polmoni nei dinosauri

significa che essi avevano la capacità
di sviluppare dei polmoni

che sarebbero stati in grado di respirare

in condizioni di atmosfera ipossica,
o povera di ossigeno come nel Triassico.

Questa rigida conformazione scheletrica
dei dinosauri avrebbe dato loro

un deciso vantaggio adattivo
rispetto ad altri animali,

specialmente ai mammiferi,

i cui polmoni elastici
non potevano adattarsi

all'atmosfera del Triassico
ipossica e povera di ossigeno.

Questa anatomia potrebbe
essere stata l'arma segreta dei dinosauri

che ha dato loro un vantaggio
sugli altri animali.

E questo ci dà un buon punto di partenza

per cominciare a testare le teorie
sulla diversificazione nei dinosauri.

Questa è la storia
dell'inizio dei dinosauri,

ed è solo l'inizio della storia
della nostra ricerca su questo argomento.

Grazie

(Applausi)