The secret weapon that let dinosaurs take over the planet | Emma Schachner

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Translator: sadegh zabihi Reviewer: Mary Jane

We've all heard about how the dinosaurs died.

همه ما شنیده‌ایم دایناسورها چطور مرده‌اند.

The story I'm going to tell you

داستانی که می‌خواهم برایتان تعریف کنم

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

۲۰۰ میلیون سال پیش از انقراض دایناسورها اتفاق افتاد.

This story starts at the very beginning,

این داستان از همان ابتدا شروع می‌شود،

when dinosaurs were just getting their start.

زمانی که دایناسورها تازه در اول راه بودند.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

یکی از بزرگترین اسرار زیست‌شناسی تکاملی این است

is why dinosaurs were so successful.

که دایناسورها چطور این قدر موفق بودند.

What led to their global dominance for so many years?

چه چیزی به استیلای جهانی آنها برای این همه سال منجر شد؟

When people think about why dinosaurs were so amazing,

وقتی مردم به شگفتی دایناسورها فکر می‌کنند،

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

معمولاً به یاد بزرگترین یا کوچک‌ترین دایناسور می‌افتند،

or who was the fastest,

یا اینکه کدام سریع‌ترین بود،

or who had the most feathers,

یا چه کسی بیشترین پرها،

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

مسخره‌ترین زره، چنگال یا دندان را داشت.

But perhaps the answer had to do with their internal anatomy --

اما شاید پاسخ در کالبدشناسی درونی آنها باشد --

a secret weapon, so to speak.

بهتر است بگوییم سلاحی مخفی.

My colleagues and I, we think it was their lungs.

من و همکارانم فکر می‌کنیم این ریه‌های آنها بود.

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

من هم دیرین شناس هستم و هم کالبد شناس قیاسی،

and I am interested in understanding

و علاقه دارم متوجه شوم

how the specialized dinosaur lung helped them take over the planet.

چطور ریه‌های مخصوص دایناسورها به آنها در تسخیر این سیاره کمک کرد.

So we are going to jump back over 200 million years

خب می‌خواهیم به بیش از ۲۰۰ میلیون سال قبل برگردیم

to the Triassic period.

به دوران تریاس.

The environment was extremely harsh,

محیط زیست به شدت خشن بود،

there were no flowering plants,

هیچ گیاه گل‌داری وجود نداشت،

so this means that there was no grass.

و این یعنی علفی وجود نداشت.

So imagine a landscape filled with all pine trees and ferns.

پس یعنی چشم‌اندازی را تصور کنید مملو از درختان کاج و سرخس.

At the same time, there were small lizards,

در عین حال، سوسمارهای کوچک،

mammals, insects,

پستاندارن، و حشرات وجود داشتند،

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

و همچنین خزندگان گوشت‌خوار و گیاه‌خوار بودند --

all competing for the same resources.

همه بر سر منابع مشترک رقابت داشتند.

Critical to this story

نکته بحرانیِ این داستان این است

is that oxygen levels have been estimated to have been as low as 15 percent,

که سطح اکسیژن تنها ۱۵ درصد تخمین زده می‌شود،

compared to today's 21 percent.

در مقایسه با ۲۱ درصد امروزی.

So it would have been crucial for dinosaurs to be able to breathe

پس برای دایناسورها تواناییِ تنفس

in this low-oxygen environment,

در این محیط کم‌اکسیژن

not only to survive

نه تنها برای بقا

but to thrive and to diversify.

بلکه برای شکوفایی و متنوع شدن هم حیاتی بوده است.

So, how do we know what dinosaur lungs were even like,

پس از کجا بدانیم که حتی شکل ریه دایناسورها چطور بوده،

since all that remains of a dinosaur generally is its fossilized skeleton?

در حالی که تنها بقایای آنها اسکلت‌های فسیل شده است؟

The method that we use is called "extant phylogenetic bracketing."

روشی که ما استفاده می‌کنیم «براکتینگ فیلوژنتیک موجودات» نام دارد.

This is a fancy way of saying that we study the anatomy --

این عبارت پرتکلَف یعنی آناتومی نوادگان زنده دایناسورها --

specifically in this case, the lungs and skeleton --

به طور خاص در اینجا، ریه و اسکلت --

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

در درخت تکامل را مطالعه می‌کنیم.

So we would look at the anatomy of birds,

پس به آناتومی پرندگان نگاه می‌کنیم،

who are the direct descendants of dinosaurs,

که مستقیماً بازماندگان دایناسورها هستند،

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

و به آناتومی کروکودیل‌ها نگاه می‌کنیم،

who are their closest living relatives,

که نزدیک‌ترین خویشاوند زنده آنها هستند،

and then we would look at the anatomy of lizards and turtles,

و بعد به آناتومی سوسمارها و لاک‌پشت‌ها نگاه می‌کنیم،

who we can think of like their cousins.

که می‌توانیم آنها را عموزاده‌های دایناسورها بدانیم.

And then we apply these anatomical data to the fossil record,

و بعد این اطلاعات کالبدشناسی را در فسیل‌های کشف شده به کار می‌گیریم،

and then we can use that to reconstruct the lungs of dinosaurs.

و بعد می‌توانیم با استفاده از آن ریه‌های دایناسورها را بازسازی کنیم.

And in this specific instance,

و در این مثال خاص،

the skeleton of dinosaurs most closely resembles that of modern birds.

اسکلت دایناسورها بیشتر به اسکلت پرندگان امروزی می‌ماند.

So, because dinosaurs were competing with early mammals during this time period,

خب، از آنجا که دایناسورها در طول این دوره با پستانداران اولیه در رقابت بودند،

it's important to understand the basic blueprint of the mammalian lung.

مهم است که طرح ریهٔ پستانداران اولیه را درک کنیم.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

همچنین، برای آشنا کردن شما با ریه به طور کلی،

we will use my dog Mila of Troy,

از سگ من میلای تروی استفاده می‌کینم،

the face that launched a thousand treats,

چهره‌ای که به عنوان مدل ما،

as our model.

هزاران تحسین برمی‌انگیزد.

(Laughter)

(خنده)

This story takes place inside of a chest cavity.

این داستان درون فضای سینه رخ می‌دهد.

So I want you to visualize the ribcage of a dog.

خب می‌خواهم که قفسه سینه یک سگ را تصور کنید.

Think about how the spinal vertebral column

فکر کنید که چطور ستون فقرات

is completely horizontal to the ground.

کاملاً به موازات زمین است.

This is how the spinal vertebral column is going to be

ستون فقرات در تمام حیواناتی

in all of the animals that we'll be talking about,

که درباره‌شان صحبت می‌کنیم به همین شکل است،

whether they walked on two legs

چه روی دو پا حرکت کنند

or four legs.

چه چهار پا.

Now I want you to climb inside of the imaginary ribcage and look up.

حالا می‌خواهم که داخل قفسه سینه بروید و به بالا نگاه کنید.

This is our thoracic ceiling.

این سقف قفسه سینه ما است.

This is where the top surface of the lungs comes into direct contact

این جایی است که سطح بالای شش‌ها با دنده‌ها و مهره‌ها

with the ribs and vertebrae.

در تماس مستقیم قرار می‌گیرد.

This interface is where our story takes place.

این برخورد جایی است که داستان ما رخ می‌دهد.

Now I want you to visualize the lungs of a dog.

حالا می‌خواهم که ریه یک سگ را تصور کنید.

On the outside, it's like a giant inflatable bag

از بیرون شبیه یک کیسه بادکنکی بزرگ است

where all parts of the bag expand during inhalation

که تمام بخش‌های کیسه با دمیدن باد می‌شوند

and contract during exhalation.

و با بازدم خالی می‌شوند.

Inside of the bag, there's a series of branching tubes,

درون این کیسه مجموعه‌ای از لوله‌های شاخه‌ای است،

and these tubes are called the bronchial tree.

و این لوله‌ها درخت برونشی نام دارند.

These tubes deliver the inhaled oxygen to, ultimately, the alveolus.

این لوله‌ها اکسیژن تنفس شده را نهایتاً به کیسه‌های هوایی می‌رسانند.

They cross over a thin membrane into the bloodstream by diffusion.

آنها از لایه‌ای بسیار نازک گذشته از طریق انتشار وارد جریان خون می‌شود.

Now, this part is critical.

حالا، این قسمت حیاتی است.

The entire mammalian lung is mobile.

تمام ریه پستاندارن متحرک است.

That means it's moving during the entire respiratory process,

یعنی در طول تمام فرایند تنفس در حال حرکت است،

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

پس آن لایه نازک، مانع بین گاز و خون،

cannot be too thin or it will break.

نباید زیاد نازک باشد وگرنه پاره می‌شود.

Now, remember the blood-gas barrier, because we will be returning to this.

خوب، مانع بین گاز و خون یادتان باشد، چون به آن باز خواهیم گشت.

So, you're still with me?

خوب، هنوز با من هستید؟

Because we're going to start birds and it gets crazy,

چون می‌خواهیم پرنده‌ها را شروع کنیم و قرار است پیچیده شود،

so hold on to your butts.

پس محکم بنشینید.

(Laughter)

(خنده)

The bird is completely different from the mammal.

پرندگان کاملاً با پستانداران فرق دارند.

And we are going to be using birds as our model

و قرار است از آنها به عنوان مدل

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

برای بازسازی ریه دایناسورها استفاده کنیم.

So in the bird,

خب در پرنده،

air passes through the lung, but the lung does not expand or contract.

هوا از شش عبور می‌کند اما ریه منقبض و منبسط نمی‌شود.

The lung is immobilized,

ریه ثابت است،

it has the texture of a dense sponge

ساختاری شبیه یک اسفنج متراکم دارد

and it's inflexible and locked into place on the top and sides by the ribcage

و غیرقابل انعطاف است و در جای خود در بالا و کنار بوسیله قفسه سینه

and on the bottom by a horizontal membrane.

و از پایین با لایه‌ای افقی ثابت شده است.

It is then unidirectionally ventilated

بعد توسط مجموعه‌ای از ساختارهای منعطف کیسه مانند

by a series of flexible, bag-like structures

به صورت یک طرفه هوادهی می‌شود

that branch off of the bronchial tree,

که از درخت برونشی منشعب شده،

beyond the lung itself,

و تا ورای ریه ادامه دارند،

and these are called air sacs.

و کیسه‌های هوا نام دارند.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

حالا، این ساختار بسیار ظریف توسط مجموعه‌ای دنده چنگالی

by a series of forked ribs

در تمام طول سقف قفسه سینه

all along the thoracic ceiling.

در جای خود ثابت شده است.

Also, in many species of birds,

همچنین در بسیاری از گونه‌های پرندگان،

extensions arise from the lung

بخش اضافی از ریه

and the air sacs,

و کیسه‌های هوایی فراتر رفته،

they invade the skeletal tissues --

و به بافت اسکلتی هم تجاوز می‌کند --

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

معمولاً مهره‌ها و گاهی هم دنده‌ها --

and they lock the respiratory system into place.

و دستگاه تنفسی را در جای خود ثابت می‌کنند.

And this is called "vertebral pneumaticity."

و این‌ها «مهره‌های پنوماتیکی» نام دارند.

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

دنده‌های چنگالی و مهره‌های پنوماتیکی

are two clues that we can hunt for in the fossil record,

دو نکته‌ای هستند که می‌توانیم در فسیل‌ها جستجو کنیم،

because these two skeletal traits

زیرا این دو ویژگی استخوانی

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

نشان خواهند داد که بخشهای سیستم تنفسی دایناسورها

are immobilized.

ثابت بوده است.

This anchoring of the respiratory system

این ثابت بودن سیستم تنفسی

facilitated the evolution of the thinning of the blood-gas barrier,

تکامل مانع گاز و خون به سمت نازک شدن را تسهیل کرد،

that thin membrane over which oxygen was diffusing into the bloodstream.

همان لایه نازکی که اکسیژن از آن در جریان خون منتشر می‌شود.

The immobility permits this because a thin barrier is a weak barrier,

ثابت بودن این را ممکن می‌سازد چون یک مانع نازک مانعی ضعیف است،

and the weak barrier would rupture if it was actively being ventilated

و اگر مانع ضعیف مانند پستانداران به طور فعال هوادهی شود

like a mammalian lung.

پاره خواهد شد.

So why do we care about this?

خوب، چرا این برای ما اهمیت دارد؟

Why does this even matter?

چرا این اصلاً مهم است؟

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

اکسیژن از یک لایهٔ نازک راحت‌تر منتشر می‌شود،

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

و لایه نازک راهی است برای بهبود تنفس

under low-oxygen conditions --

در شرایط عدم وجود اکسیژن کافی --

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

عدم وجود اکسیژن کافی مانند شرایط دوران تریاسه.

So, if dinosaurs did indeed have this type of lung,

پس اگر دایناسورها واقعاً چنین ریه‌هایی داشتند،

they'd be better equipped to breathe than all other animals,

برای تنفس از تمام حیوانات

including mammals.

از جمله پستانداران مجهزتر بوده‌اند.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

خوب براکتینگ فیلوژنتیک موجودات یادتان هست

where we take the anatomy of modern animals,

که کالبدشناسی حیوانات مدرن را می‌گرفتیم،

and we apply that to the fossil record?

و در فسیل‌های کشف شده به کار می‌بردیم؟

So, clue number one was the forked ribs of modern birds.

نکته اول دنده‌های چنگالی پرندگان مدرن بود.

Well, we find that in pretty much the majority of dinosaurs.

خوب، آن را در تقریباً اکثریت دایناسورها پیدا کردیم.

So that means that the top surface of the lungs of dinosaurs

این یعنی سطح بالایی ریه‌های دایناسورها

would be locked into place,

در جای خود ثابت بوده است،

just like modern birds.

درست مانند پرندگان امروزی.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

نکته دوم مهره‌های پنوماتیکی بود.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

این را هم در دایناسورهای سوروپود و تروپود کشف کردیم،

which is the group that contains predatory dinosaurs

که گروهی است که دایناسورهای شکارچی را شامل می‌شود

and gave rise to modern birds.

که اجداد پرندگان امروزی هستند.

And while we don't find evidence of fossilized lung tissue in dinosaurs,

و با وجود اینکه شواهد فسیلی از بافت ریوی دایناسورها در دست نیست،

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

مهره‌های پنوماتیکی به ما نشان می‌دهد

during the life of these animals.

در طول حیات این حیوانات ریه چه کار می‌کرده است.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

بافت ریوی یا بافت کیسه هوایی به مهره‌ها تجاوز می‌کرده،

hollowing them out just like a modern bird,

و آنها را مانند پرندگان امروزی توخالی می‌کرده است،

and locking regions of the respiratory system into place,

تا قسمت‌های سیستم تنفسی را در جای خود نگه دارد،

immobilizing them.

و آن را ثابت کند.

The forked ribs

دنده‌های چنگالی

and the vertebral pneumaticity together

و مهره‌های پنوماتیکی باهم

were creating an immobilized, rigid framework

چارچوبی نامتحرک و صلب ایجاد می‌کردند،

that locked the respiratory system into place

که سیستم تنفسی را در جای خود ثابت نگه‌می‌داشت

that permitted the evolution of that superthin, superdelicate blood-gas barrier

و به تکامل آن مانع گاز و خون بسیار نازک و ظریف

that we see today in modern birds.

که امروزه در پرندگان می‌بینیم کمک کرد.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

شواهد این ریه غل و زنجیر شده در دایناسورها

means that they had the capability to evolve a lung

یعنی آنها ظرفیت تکامل ریه‌ای را داشتند

that would have been able to breathe

که می‌توانست در شرایط هیپوکسی

under the hypoxic, or low-oxygen, atmosphere of the Triassic period.

یا کمبود اکسیژن در دوران تریاسه تنفس کند.

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

این ساختار صلب اسکلتی در دایناسورها

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

به آنها نسبت به سایر حیوانات، برتری ویژه‌ای برای سازش می‌داد

whose flexible lung couldn't have adapted

مخصوصاً نسبت به پستانداران که ریه‌های منعطف‌شان نمی‌توانست

to the hypoxic, or low-oxygen, atmosphere of the Triassic.

به هیپوکسی و اتمسفر کم اکسیژن تریاسه سازگار شود.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

این کالبد می‌توانسته سلاح پنهان دایناسورها باشد

that gave them that advantage over other animals.

که نسبت به سایر حیوانات به آنها برتری داد.

And this gives us an excellent launchpad

و این به ما سکوی پرتاب بی‌نظیری می‌دهد

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

تا نظریه‌های گوناگونی دایناسورها را آزمایش کنیم.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

این داستانِ آغاز دایناسورها،

and it's just the beginning of the story of our research into this subject.

و تازه اول داستان تحقیقات ما در این زمینه است.

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق)