A arma secreta que permitiu que os dinossauros conquistassem o planeta

Todos já ouvimos falar das teorias sobre como morreram os dinossauros — mas como é que eles dominaram o planeta durante tanto tempo? (Pista: não tem nada a ver com o tamanho, velocidade, espinhos ou penas fantásticas). Recuem no tempo 200 milhões de anos antes da sua extinção, com a paleontóloga Emma Schachner, para uma lufada de ar fresco sobre a história dos dinossauros.

Já todos ouvimos falar da forma
como os dinossauros morreram.

A história que vos vou contar

aconteceu mais de 200 milhões de anos
antes da extinção dos dinossauros.

Esta história começa mesmo no início,

quando apareceram
os primeiros dinossauros.

Um dos maiores mistérios
na biologia evolutiva

é por que razão os dinossauros
tiveram tanto êxito.

O que é que levou ao seu domínio
durante tantos anos?

Quando as pessoas pensam porque é
que os dinossauros eram tão fantásticos,

normalmente pensam no dinossauro maior
ou no mais pequeno,

ou naquele que era mais rápido,

ou naquele que tinha mais penas,

uma armadura, espinhos
ou dentes mais ridículos.

Mas a resposta talvez tenha a ver
com a sua anatomia interior

— uma arma secreta, por assim dizer.

Os meus colegas e eu
pensamos que se tratou dos pulmões.

Eu sou paleontóloga
e anatomista comparativa

e interesso-me por perceber

como o pulmão especializado ajudou
os dinossauros a dominar o planeta.

Vamos recuar mais
de 200 milhões de anos

até ao período Triássico.

O ambiente era extremamente rigoroso,

não havia plantas com flores,

ou seja, não havia ervas.

Imaginem uma paisagem
cheia de pinheiros e fetos.

Simultaneamente,
havia pequenos lagartos,

mamíferos, insetos,

e também havia répteis
carnívoros e herbívoros

— todos em competição
pelos mesmos recursos.

Algo fundamental para esta história

é que estimamos que os níveis de oxigénio
eram muito baixos, 15%

em comparação com os 21% atuais.

Portanto, era essencial
que os dinossauros pudessem respirar

neste ambiente de baixo oxigénio

não só para sobreviverem

mas para prosperarem e se diversificarem.

Então, como é que sabemos
como eram os pulmões dos dinossauros,

se tudo o que resta de um dinossauro
é geralmente o seu esqueleto fossilizado?

O método que usamos chama-se
"agrupamento filogenético existente."

É uma forma sofisticada de dizer
que estudamos a anatomia

— especificamente, neste caso,
os pulmões e o esqueleto —

dos descendentes vivos dos dinossauros,
na árvore da evolução.

Portanto, observámos a anatomia das aves

que são os descendentes diretos
dos dinossauros,

observámos a anatomia dos crocodilos,

que são os parentes vivos mais próximos

e depois observámos a anatomia
de lagartos e tartarugas,

que podemos considerar
como seus primos.

Depois, aplicámos esses dados
anatómicos ao registo fóssil

e usámos isso para reconstruir
os pulmões dos dinossauros.

Neste caso específico,

o esqueleto dos dinossauros
é muito parecido com o das aves modernas.

Assim, como os dinossauros competiam
com os primeiros mamíferos,

neste período de tempo,

é importante compreender o modelo básico
do pulmão dos mamíferos.

Para vos apresentar os pulmões,
de forma geral,

vamos usar o meu cão Mila de Troia,

um rosto que lançou
milhares de petiscos,

como nosso modelo.

(Risos)

Esta história ocorre
no interior da cavidade torácica.

Visualizem a caixa torácica de um cão.

Vejam como a coluna vertebral

está perfeitamente horizontal
em relação ao solo.

É assim que a coluna vertebral vai ser

em todos os animais de que vamos falar,

quer andem sobre duas
ou sobre quatro patas.

Agora, entrem na caixa torácica
imaginária e olhem para cima.

Este é o teto da nossa caixa torácica.

É aqui que a superfície superior
dos pulmões entra em contacto direto

com as costelas e as vértebras.

Esta interface é onde
a nossa história tem lugar.

Tentem visualizar os pulmões de um cão.

Por fora, parecem um saco
gigante insuflável,

em que todas as partes do saco
se expandem durante a inspiração

e se contraem durante a expiração.

No interior do saco, há uma série
de tubos ramificados,

e esses tubos chamam-se
árvore branquial.

Esses tubos fornecem o oxigénio
inalado aos alvéolos.

Atravessam uma delgada membrana
para a corrente sanguínea, por difusão.

Agora, esta parte é fundamental.

Todo o pulmão do mamífero é móvel.

Ou seja, move-se durante todo
o processo respiratório,

de modo que a delgada membrana,
a barreira sangue-ar,

não pode ser demasiado delgada,
senão rompe-se.

Lembrem-se desta barreira sangue-ar,
porque vamos voltar a falar nela.

Continuam a acompanhar-me?

Porque vamos passar para as aves
e é uma loucura,

por isso, segurem-se.

(Risos)

A ave é totalmente diferente
do mamífero.

Vamos usar as aves como modelo

para reconstruir os pulmões
dos dinossauros.

Nas aves,

o ar passa pelos pulmões, mas o pulmão
não se expande nem se contrai.

O pulmão está imobilizado,

tem a textura duma esponja densa

e é rígido e está bloqueado
por cima e pelos lados pela caixa torácica

e em baixo, por uma membrana horizontal.

Assim, é ventilado unidirecionalmente

por uma série de estruturas
flexíveis, semelhantes a sacos,

que se ramificam fora da árvore branquial,

para lá do próprio pulmão

e que se chamam sacos aéreos.

Toda esta estrutura extremamente
delicada

é mantida no seu lugar
por uma série de costelas bifurcadas,

ao longo do teto torácico.

Em muitas espécies de aves,

também há extensões a partir do pulmão

e dos sacos aéreos,

que invadem os tecidos do esqueleto

— normalmente, as vértebras,
por vezes as costelas —

e que mantêm no seu lugar
o sistema respiratório.

A Isto chama-se
"pneumaticidade vertebral".

As costelas bifurcadas
e a pneumaticidade vertebral

são duas pistas que podemos seguir
no registo fóssil,

porque estas duas
características do esqueleto

indicam quais as regiões
do sistema respiratório dos dinossauros

que estão imobilizadas.

Esta estabilização do sistema respiratório

facilitou a evolução do adelgaçamento
da barreira sangue-ar,

aquela membrana delgada através da qual o
oxigénio passa para a corrente sanguínea.

A imobilidade permite isso porque uma
barreira delgada é uma barreira frágil,

e a barreira frágil romper-se-ia
se fosse ventilada ativamente

como num pulmão de mamífero.

Então, porque é
que nos preocupamos com isto?

Porque é que isto é importante?

O oxigénio difunde-se mais facilmente
através duma membrana delgada

e uma membrana delgada é uma forma
de reforçar a respiração

em situações de baixo oxigénio

— situações de baixo oxigénio
como as do período Triássico.

Assim, se os dinossauros tinham
este tipo de pulmão,

estariam mais bem equipados para respirar
do que os outros animais,

incluindo os mamíferos.

Lembram-se do método
"agrupamento filogenético existente"

em que agarramos na anatomia
dos animais modernos

e a aplicamos ao registo fóssil?

A pista número um foram
as costelas bifurcadas das aves modernas.

Encontramos isso praticamente
na maioria dos dinossauros.

Isso significa que a superfície superior
dos pulmões dos dinossauros

seria mantida no seu lugar,

tal como os das aves modernas.

A pista número dois
são as vértebras pneumáticas.

Encontramo-las nos dinossauros saurópodes
e nos dinossauros terópodes

que são o grupo que contém
os dinossauros predatórios

e deram origem às aves modernas.

Embora não encontremos provas

de tecido de pulmão fossilizado
nos dinossauros,

as vértebras pneumáticas demonstram
o que o pulmão estava a fazer

durante a vida desses animais.

O tecido do pulmão
ou o tecido do saco aéreo

estava a invadir as vértebras,

a torná-las ocas,
tal como numa ave moderna

e a manter no seu lugar
regiões do sistema respiratório,

imobilizando-as.

As costelas bifurcadas

e as vértebras pneumáticas,
em conjunto,

estavam a criar uma estrutura
imobilizada, rígida

que mantinha no seu lugar
o sistema respiratório

e que permitiu a evolução
daquela barreira sangue-ar,

muito delgada e muito delicada

que vemos hoje nas aves modernas.

Provas deste pulmão espartilhado
nos dinossauros

significam que eles tiveram
a capacidade de evoluir um pulmão

que conseguia respirar

numa atmosfera hipóxica,
de baixo oxigénio, do período Triássico.

Esta estrutura rígida do esqueleto
nos dinossauros ter-lhes-ia dado

uma vantagem significativa
de adaptação sobre os outros animais,

em especial, os mamíferos,

cujo pulmão flexível não se adaptava

à atmosfera hipóxica,
de baixo oxigénio, do Triássico.

Esta anatomia pode ter sido
a arma secreta dos dinossauros

que lhes deu essa vantagem
sobre os outros animais.

Isso dá-nos uma excelente base

para começar a testar as hipóteses
da diversificação dos dinossauros.

Esta é a história
do início dos dinossauros

e é o início da história
da nossa investigação deste tema.

Obrigada.

(Aplausos)