Dinosauriernas hemliga vapen för att ta över planeten

Vi har alla hört teorier på hur dinosaurierna dog ut - men hur kommer det sig att de dominerade jorden så länge från första början? (Tips: det har inget att göra med deras storlek, deras hastighet, deras taggar eller fantastiska fjädrar.) TIllsammans med paleontelogen Emma Schachner gör vi en resa 200 miljoner år tillbaka i tiden, innan de blev utrotande, för en frisk fläkt gällande dinosauriernas historia.

Vi har alla hört om
hur dinosaurierna dog ut.

Historien jag ska berätta för er

ägde rum 200 miljoner år
före dinosaurierna dog ut.

Berättelsen börjar från början,

då dinosaurierna precis
hade börjat sin frammarsch.

En av de största mysterierna
i evolutionsbiologi

är varför dinosaurierna
blev så framgångsrika.

Vad ledde till deras globala dominans
i så många år?

När vi tänker på varför dinosaurierna
var så fantastiska,

tänker vi oftast på den största
eller den minsta dinosaurien,

eller vilken som var snabbast,

eller vilken som hade flest
fjädrar,

eller löjligaste pansaret,
taggarna eller tänderna.

Men kanske ligger svaret
i deras inre anatomi -

ett hemligt vapen, så att säga.

Mina kollegor och jag,
vi tror att det var deras lungor.

Jag är både en paleontolog
och en jämförandeanatom,

och jag är intresserad av att förstå

hur den specialiserade dinosaurielungan
hjälpte dem att ta över planeten.

Så vi ska hoppa tillbaka
mer än 200 miljoner år i tiden,

till triasperioden.

Miljön var extremt hård,

det fanns inga blommande växter,

så det betydde att
det inte fanns något gräs.

Föreställ dig ett landskap
fyllt med tallar och ormbunkar.

Samtidigt fanns det små ödlor,

däggdjur, insekter,

och det fanns också köttätande
och växtätande reptiler,

som alla tävlade om samma resurser.

Avgörande för denna historia

är att syrenivån beräknas ha varit
så låg som 15 procent,

jämfört med dagens 21 procent.

Så det torde ha varit viktigt
för dinosaurierna att kunna andas

i denna miljö med låg syrenivå,

inte endast för att överleva

utan för att frodas och utvecklas.

Men hur vet vi ens
hur dinosaurielungorna såg ut,

då allt som finns kvar av en dinosaurie
är deras fossiliserade skelett?

Metoden som vi använder kallas
"fylogenetisk systematik".

Vilket är ett finare sätt att säga
att vi studerar anatomin -

specifikt i detta fallet,
lungorna och skelettet -

hos de levande ättlingarna
till dinosaurierna på deras släktträd.

Så vi kollade på anatomin hos fåglar,

som är en direkt ättling av dinosaurierna,

och vi kollade på anatomin
hos krokodildjur,

som är deras närmsta levande släkting,

och sen kollade vi på anatomin
hos ödlor och sköldpaddor,

som vi kan tänka på som deras kusiner.

Sen tillämpar vi dessa
anatomiska data på fossilet,

och sen kan vi rekonstruera
dinosauriernas lungor.

I detta fall

så liknar dinosauriernas skelett
mest det hos nutida fåglar.

Så eftersom dinosaurierna tävlade
mot de tidiga däggdjuren under denna tid,

är det viktigt att förstå däggdjurslungans
grundläggande konstruktion.

För att introducera
er till lungor i allmänhet

kommer vi använda min hund
Mila av Troja,

ansiktet som sjösatte
tusen godisbitar,

som vår modell.

(Skratt)

Denna historia äger rum
inuti en bröstkorg.

Jag vill att du visualiserar
bröstkorgen på en hund.

Tänk på hur ryggraden

är fullständigt horisontell med marken.

Detta är hur ryggraden kommer att vara

hos alla djur som vi kommer prata om,

oavsett om de gick på två

eller fyra ben.

Nu vill jag att du klättrar in i
den påhittade bröstkorgen och tittar upp.

Detta är thoralkotornas tak.

Det är där den yttre ytan av lungorna
kommer i direkt kontakt

med revbenen och ryggkotorna.

Denna gränsyta
är var vår historia äger rum.

Nu vill jag att du visualiserar
lungorna på en hund.

På utsidan är det som
en stor uppblåsbar påse

där alla delarna av påsen
expanderar vid inandning

och krymper vid utandning.

Inuti påsen finns en serie
av förgrenade rör.

Dessa rör kallas för bronkialträd.

Dessa rör levererar till slut
det inandade syret till alveolerna.

De korsar över en tunn hinna
och sprids i blodomloppet.

Denna del är avgörande.

Hela däggdjurslungan är rörlig.

Det betyder att den rör sig
genom hela andningsprocessen,

så den tunna hinnan,
blodgasbarriären,

kan inte vara för tunn
för då går den sönder.

Kom ihåg blodgasbarriären,
för vi kommer återvända till den.

Så, hänger ni med?

För nu går vi in på fåglar
och det blir lite galet,

så håll fast vid era rumpor.

(Skratt)

Fågeln skiljer sig helt från däggdjuren.

Och vi kommer använda fågeln
som vår modell

för att rekonstruera lungan
hos dinosaurierna.

Hos fåglarna passerar luften lungan,

men lungan varken expanderar
eller krymper.

Lungan är orörlig,

den har samma konsistens
som en kompakt svamp

och den är orubblig och fastlåst ovanifrån
och på sidorna av bröstkorgen

och på undersidan av en horisontell hinna.

Den är sen enkelriktat ventilerad

genom flera flexibla,
påsliknande strukturer

som förgrenar sig
till bronkialträdet,

förbi själva lungan,

och dessa kallas för luftsäckar.

Detta är en extremt skör uppsättning
som är fastlåst av flera förgrenade revben

längs med hela thoralkotornas tak.

Hos många fågelarter

reser sig förlängningar
från lungan

och luftsäckarna,

invaderar skelettvävnaden -

oftast ryggkotorna,
och ibland revbenen -

och de låser fast andningsorganen.

Och detta kallas "ryggradspneumatik".

De förgrenade revbenen
och ryggradspneumatiken

är två ledtråder som vi kan
leta efter i fossilet,

för det är två egenskaper hos skelettet

som indikerar att
dinosauriernas andningsorgan

är orörliga.

Denna förankring av andningsorganet

underlättade evolutionen av
förtunnandet av blodgasbarriären,

den tunna hinna som syret använde
för att sprida sig genom blodomloppet.

Orörligheten tillåter detta eftersom
en tunn barriär är en svag barriär,

och en svag barriär skulle gå sönder
om den ventilerades aktivt

som lungan hos däggdjuren.

Så varför bryr vi oss om detta?

Varför spelar det ens någon roll?

Syre sprider sig lättare
över en tunn hinna,

och en tunn hinna är ett sätt
att förbättra andningen

vid miljöer med låg syrehalt -

miljöer som den under triasperioden.

Så om dinosaurier verkligen
hade denna typ av lunga,

så hade de varit bättre rustade
att andas än alla andra djur,

däggdjur inkluderade.

Minns ni fylogenetisk systematik

där vi tar anatomin hos nutidens djur,

och applicerar det till fossilet?

Så, ledtråd nummer ett var de förgrenade
revbenen hos nutidens fåglar.

Dessa finner vi hos majoriteten
av dinosaurierna.

Det betyder att den övre ytan
av dinosauriernas lungor

var fastlåsta på plats,

precis som för nutidens fåglar.

Ledtråd nummer två är ryggradspneumatik.

Detta finner vi hos sauropoder
och theropoder,

vilket är gruppen
som innehåller rovdjur

och som föregick nutidens fåglar.

Och även om vi inte kan hitta
fossiliserad lungvävnad från dinosaurier,

ger ryggradspneumatiken oss bevis
på vad lungan gjorde

medan dessa djur levde.

Lungvävnaden eller luftsäcksvävnaden
invaderade ryggradskotorna,

urholkade dem precis som hos
nutidens fåglar,

och låste fast delar
av andningsorganet,

och gjorde dem orörliga.

De förgrenade revbenen

och ryggradspneumatiken
skapar tillsammans

en orörlig, rigid stomme

som låste fast andningsorganen

och tillät utvecklingen av den supertunna,
supersköra blodgasbarriären

som vi ser i nutidens fåglar.

Bevis på denna lunga hos dinosaurier,
lik en tvångströja,

betyder att de hade förmåga
att utveckla en lunga

som kunde andas

trots bristen på syre under triasperioden.

Den rigida skelettstommen
hos dinosaurier gav dem

en viktig anpassningsfördel
framför andra djur, framförallt däggdjur,

vars flexibla lungor
inte kunde anpassa sig

till bristen på syre under triasperioden.

Denna antomin kan ha varit
dinosauriernas hemliga vapen

som gav dem ett övertag
över andra djur.

Detta ger oss en fantastisk språngbräde

för att pröva hypoteserna
kring variationen hos dinosaurier.

Detta är historien
om dinosauriernas början

och det är bara början av historien
av vår forskning i detta ämne.

Tack.

(Applåder)