Тајно оружје које је диносаурусима омогућило да преузму планету

Сви смо чули теорије о томе како су диносауруси умрли - али зашто су толико дуго доминирали земљом? (Наговештај: то нема никакве везе са њиховом величином, брзином, шиљцима или фантастичним перјем.) Путујте 200 милиона година уназад пре њиховог изумирања са палеонтологом Емом Шахнер на дах свежег ваздуха у историји диносаура.

Сви смо чули о томе како су
диносауруси изумрли.

Прича коју ћу вам испричати

десила се преко 200 милиона година
пре него што су диносауруси изумрли.

Ова прича почиње на самом почетку,

када су диносауруси тек започели.

Једна од највећих мистерија
у еволуционој биологији

је због чега су диносауруси
били тако успешни.

Шта је довело до њихове глобалне
доминације толико година?

Када људи размишљају о томе зашто
су диносауруси били тако невероватни,

обично размишљају о највећем
или најмањем диносаурусу,

или о томе ко је био најбржи,

или ко је имао највише перја,

најсмешнији оклоп, шиљке или зубе.

Али можда је одговор имао везе
са њиховом унутрашњом анатомијом -

тајним оружјем, да тако кажем.

Моје колеге и ја мислимо
да су то била њихова плућа.

Ја сам и палеонтолог
и упоредни анатомиста,

а мене занима разумевање

како је специјализовано плуће
диносаурусима помогло да преузму планету.

Па ћемо скочити назад
преко 200 милиона година

до периода тријаса.

Околина је била изузетно оштра,

није било цветница,

па то значи да није било траве.

Замислите пејзаж препун борова и папрати.

Истовремено, било је малих гуштера,

сисара, инсеката,

а било је и рептила месождера и биљоједа -

који су се сви такмичили за исте ресурсе.

Важно за ову причу

је да је процењен ниво кисеоника
био нижи од 15 процената,

у поређењу са данашњим 21 процентом.

Дакле, било би пресудно
да би диносауруси могли да дишу

у овом окружењу са мало кисеоника,

не само да би преживели

него и напредовали и развијали се.

Па, како знамо
каква су била диносауруска плућа,

будући да је све што остаје од њих
њихов фосилизовани костур?

Метода коју користимо зове се
"постојеће филогенетско бракетовање."

Ово је отмени начин казивања
да проучавамо анатомију -

посебно у овом случају, плућа и костур -

живих потомака диносауруса
на еволуцијском дрвету.

Па бисмо погледали анатомију птица,

које су директни потомци диносауруса,

и погледали бисмо анатомију крокодила,

ко су им најближи живи рођаци,

а онда бисмо погледали
анатомију гуштера и корњача,

које можемо рачунати као њихове рођаке.

А онда примењујемо ове
анатомске податке на фосилне записе,

и онда то можемо искористити
да реконструишемо плућа диносауруса.

У овом конкретном случају,

скелет диносаура личи на модерне птице.

Дакле, будући да су се диносауруси
тада такмичили са раним сисарима,

важно је разумети
основни нацрт плућа сисара.

Такође, да вас поново
уведем у плућа уопште,

користићемо мог пса Мила из Троје,

лице које је лансирало хиљаду посластица,

као наш модел.

(Смех)

Ова прича се одвија унутар грудне шупљине.

Зато желим да визуелно
представите ребра пса.

Замислите да је кичмени стуб

потпуно водораван на земљи.

Овако ће кичмени стуб бити

код свих животиња
о којима ћемо разговарати,

било да су ходале на две ноге

или четири ноге.

Сада желим да се попнете унутар
замишљеног грудног коша и погледате горе.

Ово је наш торакални плафон.

Овде горња површина
плућа долази у директан контакт

са ребрима и краљешцима.

Овај интерфејс је место
где се наша прича одвија.

Сада желим да визуелизујете плућа пса.

Споља је као џиновска торба на надувавање

где се током удисања сви делови вреће шире

и смањују током издаха.

Унутар торбе се налази серија
гранастих цеви,

и ове цеви се зову бронхијално дрво.

Ове цеви испоручују
удисани кисеоник до, на крају, алвеола.

Дифузијом прелазе преко
танке мембране у крвоток.

Овај део је критичан.

Читаво плуће сисара је покретно.

То значи да се креће током
целог респираторног процеса,

тако да та танка мембрана,
крвно-гасна баријера,

не може бити претанка или ће пући.

Сетите се крвно-гасне баријере,
јер ћемо се томе вратити.

Дакле, још увек сте са мном?

Јер ћемо почети са птицама и постаје лудо,

зато се држите за задњице.

(Смех)

Птица је потпуно другачија од сисара.

А ми ћемо користити птице као наш модел

за реконструисање плућа диносауруса.

У птици

ваздух пролази кроз плућа,
али плућа се не шире или не смањују.

Плућа су имобилисана,

имају текстуру густог сунђера

и нефлексибилна су и закључана
на врху и са стране уз ребра,

а на дну хоризонталном мембраном.

Затим се једносмерно вентилише

серијом флексибилних,
грађевине у облику врећа

које се гранају од бронхијалног стабла,

иза плућа,

а то се назива ваздушним врећицама.

Ова целокупна изузетно деликатна
конструкција је фиксирана на месту

серијом виљушканих ребара

дуж торакалног плафона.

Такође, код многих врста птица,

продужеци настају из плућа

и ваздушне вреће,

они упадају у коштана ткива -

обично пршљенове, понекад ребра -

и закључавају респираторни
систем на своје место.

И то се зове "вертебрална пнеуматичност."

Виљушкаста ребра
и вертебрална пнеуматичност

су два трага која можемо тражити
у запису о фосилима,

јер би ове две скелетне особине

указивале на то да су региони
респираторног система диносауруса

имобилизовани.

То сидрење респираторног система

је олакшало развој стањивања
крвно-гасне баријере,

те танке мембране преко које
је кисеоник улазио у крвоток.

Непокретност то дозвољава
јер је танка баријера слаба баријера,

а слаба баријера би пукла
ако би се активно проветравала

попут плућа сисара.

Па зашто нас брига за ово?

Зашто је ово уопште важно?

Кисеоник се лакше шири
преко танке мембране,

а танка мембрана је један
од начина да се побољша дисање

под условима са мало кисеоника -

условима са мало кисеоника
попут тријазног периода.

Дакле, ако су диносаури заиста
имали ову врсту плућа,

били би боље опремљени за дисање
од свих осталих животиња,

укључујући сисаре.

Па сећате ли се постојећег
метода филогенетског брекетовања

где узмемо анатомију савремених животиња,

и применимо то на запис фосила?

Дакле, траг број један су била
рачваста ребра савремених птица.

Па, то налазимо у већини диносауруса.

Дакле, то значи да би горња
површина плућа диносауруса

била закључана на месту,

баш као и код савремених птица.

Траг број два је вертебрална пнеуматика.

Ово налазимо код сауроподних
и теодоподних диносауруса,

која је група која садржи
диносаурусе грабљивице

из које су настале модерне птице.

И док код диносауруса не налазимо доказе
о фосилизованом плућном ткиву,

вертебрална пнеуматичност нам даје
доказе о томе шта је плуће радило

током живота ових животиња.

Плућно ткиво или ткиво ваздушне вреће
нападали су пршљенове,

издубили их, као код модернох птица,

и закључавали регионе
респираторног система,

имобилишући их.

Рачваста ребра

и вертебрална пнеуматичност заједно

стварали су имобилизовани, крути оквир

који је закључао дисајни
систем на своје место

који је омогућио еволуцију те супертанке,
суперделикатне крвно-гасне баријере

коју данас видимо код савремених птица.

Доказ о овом ограниченом
плућу код диносауруса

значи да су имали способност
да развију плућа

која би могла дисати

у хипоксичној или атмосфери
са мало кисеоника у тријазном периоду.

Ова крута костурна постава
код диносауруса би им дала

значајну адаптивну предност
над другим животињама, посебно сисарима,

чије се флексибилно плуће
није могло прилагодити

до хипоксичне или атмосфере
са мало кисеоника тријаса.

Ова анатомија је можда била
тајно оружје диносаура

које им је дало предност
над другим животињама.

А ово нам даје одличан стартни уређај

да започнемо тестирање хипотеза
диверзификације диносауруса.

Ово је прича о почетку диносауруса,

и то је само почетак приче
нашег истраживања о овој теми.

Хвала вам.

(Аплауз)