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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Traduttore: Nicoletta Pedrana Revisore: Michelangelo Bardella

We've all heard about how the dinosaurs died.

Tutti noi abbiamo sentito di come sono morti i dinosauri.

The story I'm going to tell you

La storia che vi voglio raccontare

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

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

This story starts at the very beginning,

Questa storia inizia

when dinosaurs were just getting their start.

quando i dinosauri cominciavano ad apparire.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

Uno dei più grandi misteri della biologia evolutiva

is why dinosaurs were so successful.

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

What led to their global dominance for so many years?

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

When people think about why dinosaurs were so amazing,

Quando ci si chiede perché i dinosauri fossero così incredibili,

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

generalmente si pensa al più grande o al più piccolo,

or who was the fastest,

o al più veloce,

or who had the most feathers,

o a chi aveva più piume,

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

la corazza, gli aculei o le zanne più impensabili.

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

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

a secret weapon, so to speak.

un'arma segreta, per così dire.

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

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

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

Sono paleontologa e anatomista comparativa,

and I am interested in understanding

e mi interessa capire

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

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

So we are going to jump back over 200 million years

Quindi facciamo un passo indietro di 200 milioni di anni,

to the Triassic period.

al periodo Triassico.

The environment was extremely harsh,

L'ambiente era estremamente duro,

there were no flowering plants,

le piante non fiorivano,

so this means that there was no grass.

e questo significa che non c'era erba.

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

Per cui immaginiamoci un paesaggio pieno di conifere e felci.

At the same time, there were small lizards,

Contemporaneamente si trovavano piccole lucertole,

mammals, insects,

mammiferi, insetti,

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

e anche rettili carnivori ed erbivori,

all competing for the same resources.

tutti in competizione per le stesse risorse.

Critical to this story

È fondamentale sapere

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

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

compared to today's 21 percent.

rispetto al 21% di oggi.

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

Per cui sarebbe stato determinante per i dinosauri riuscire a respirare

in this low-oxygen environment,

in questo ambiente a basso livello di ossigeno,

not only to survive

non solo per sopravvivere,

but to thrive and to diversify.

ma per prosperare e diversificarsi.

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

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

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

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

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

Il metodo che usiamo si chiama "bracketing filogenetico",

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

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

specifically in this case, the lungs and skeleton --

in questo caso specifico i polmoni e lo scheletro,

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

dei discendenti viventi dei dinosauri nell'albero evolutivo.

So we would look at the anatomy of birds,

Per cui esaminiamo l'anatomia degli uccelli,

who are the direct descendants of dinosaurs,

i discendenti diretti dei dinosauri,

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

ed esaminiamo l'anatomia dei coccodrilli,

who are their closest living relatives,

che sono i parenti viventi più prossimi,

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

ed esaminiamo l'anatomia delle lucertole e delle tartarughe,

who we can think of like their cousins.

che consideriamo loro cugini.

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

E poi applichiamo questi dati anatomici ai resti fossili

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

e li usiamo per ricostruire i polmoni dei dinosauri.

And in this specific instance,

In questo caso specifico, ad esempio,

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

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

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

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

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

quindi è importante capire

il funzionamento dei polmoni dei mammiferi.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

Inoltre, per farvi rispolverare il funzionamento dei polmoni,

we will use my dog Mila of Troy,

useremo il mio cane Mila di Troia,

con il muso che le fa ricevere migliaia di dolcetti,

the face that launched a thousand treats,

as our model.

come nostra modella.

(Laughter)

(Risate)

This story takes place inside of a chest cavity.

Questa storia inizia in una cavità toracica.

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

Vi chiedo di visualizzare la cassa toracica di un cane.

Think about how the spinal vertebral column

Pensate a come la colonna vertebrale

is completely horizontal to the ground.

sia completamente parallela al suolo.

This is how the spinal vertebral column is going to be

Questa è la colonna vertebrale

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

che hanno tutti gli animali di cui stiamo parlando,

whether they walked on two legs

siano essi bipedi

or four legs.

o quadrupedi.

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

Adesso vi chiedo di entrare nella cassa toracica immaginaria

e di guardare in alto.

This is our thoracic ceiling.

Questa è la parete toracica.

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

Dove la parte superiore dei polmoni viene a contatto

with the ribs and vertebrae.

con le costole e le vertebre.

This interface is where our story takes place.

Qui è dove è ambientata la nostra storia.

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

Adesso voglio che visualizziate i polmoni di un cane.

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

All'esterno sono grandi sacchi gonfiabili

where all parts of the bag expand during inhalation

in cui tutta la superficie si espande durante l'inspirazione

and contract during exhalation.

e si contrae durante l'espirazione.

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

Nel sacco ci sono una serie di piccoli condotti ramificati,

and these tubes are called the bronchial tree.

e questi condotti sono l'albero bronchiale.

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

Questi condotti portano l'ossigeno inalato agli alveoli.

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

Attraversano una piccola membrana e si diffondono nel flusso sanguigno.

Now, this part is critical.

Ora, questa parte è cruciale.

The entire mammalian lung is mobile.

L'intero polmone del mammifero è mobile.

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

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

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

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

cannot be too thin or it will break.

non può essere troppo sottile, altrimenti si romperebbe.

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

Tenetevi a mente questa barriera, ci ritorneremo.

So, you're still with me?

Ci siamo fin qui?

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

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

so hold on to your butts.

quindi, tenetevi forte.

(Laughter)

(Risate)

The bird is completely different from the mammal.

Gli uccelli sono completamente diversi rispetto ai mammiferi.

And we are going to be using birds as our model

E useremo gli uccelli come modello

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

per ricostruire i polmoni di un dinosauro.

So in the bird,

Negli uccelli,

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

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

The lung is immobilized,

I polmoni sono immobilizzati,

it has the texture of a dense sponge

hanno la consistenza di una densa spugna,

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

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

and on the bottom by a horizontal membrane.

e in basso da una membrana orizzontale.

It is then unidirectionally ventilated

Vengono ventilati in modo unidirezionale

by a series of flexible, bag-like structures

da una serie di strutture flessibili a forma di sacco

that branch off of the bronchial tree,

che si diramano a partire dall'albero bronchiale,

beyond the lung itself,

oltre il polmone stesso,

and these are called air sacs.

e si chiamano sacchi aeriferi.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

Tutto questo sistema estremamente fragile

è tenuto fermo

by a series of forked ribs

da una serie di costole uncinate

all along the thoracic ceiling.

lungo tutta la parete toracica.

Also, in many species of birds,

Inoltre, in molte specie di uccelli,

extensions arise from the lung

delle protuberanze si allungano dai polmoni

and the air sacs,

e dai sacchi aeriferi,

they invade the skeletal tissues --

invadono i tessuti scheletrici,

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

generalmente le vertebre, a volte le costole,

and they lock the respiratory system into place.

e tengono fermo l'apparato respiratorio.

And this is called "vertebral pneumaticity."

Questa si chiama "pneumaticità vertebrale".

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

Le costole uncinate e la pneumaticità vertebrale

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

sono due indizi che possiamo cercare nei resti fossili,

because these two skeletal traits

perché questi due tratti scheletrici

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

indicherebbero le zone del sistema respiratorio dei dinosauri

are immobilized.

che sono immobilizzate.

This anchoring of the respiratory system

Questo ancoraggio del sistema respiratorio

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

ha facilitato il progresso dell'assottigliamento

della barriera emato-aerea,

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

quella piccola membrana attraverso la quale

l'ossigeno si diffondeva nel flusso sanguigno.

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

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

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

e la barriera debole si romperebbe se fosse attivamente ventilata

like a mammalian lung.

come nel polmone di un mammifero.

So why do we care about this?

Quindi perché ci interessa?

Why does this even matter?

Perché ha importanza?

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

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

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

e una membrana sottile è un modo per migliorare la respirazione

under low-oxygen conditions --

quando il livello di ossigeno è basso,

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

come nel periodo Triassico.

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

Quindi, se i dinosauri avevano questo tipo di polmoni,

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

erano meglio equipaggiati per respirare rispetto agli altri animali,

including mammals.

mammiferi inclusi.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

Vi ricordate il metodo di bracketing filogenetico,

where we take the anatomy of modern animals,

dove si studia l'anatomia degli animali moderni,

and we apply that to the fossil record?

e la si applica sui resti fossili?

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

Quindi, l'indizio numero uno erano le costole uncinate

degli uccelli moderni.

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

Le abbiamo ritrovate nella maggior parte dei dinosauri.

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

Questo significa che la parte superiore dei polmoni dei dinosauri

would be locked into place,

doveva essere bloccata,

just like modern birds.

come quella degli uccelli di oggi.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

Il secondo indizio è la pneumaticità vertebrale.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

La troviamo nei sauropodi e nei teropodi,

which is the group that contains predatory dinosaurs

il gruppo che comprende i dinosauri predatori,

and gave rise to modern birds.

e che ha dato origine agli uccelli.

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

E sebbene non si abbia evidenza

di tessuto polmonare fossilizzato nei dinosauri,

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

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

during the life of these animals.

durante la vita dell'animale.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

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

hollowing them out just like a modern bird,

svuotandole come quelle degli uccelli moderni,

and locking regions of the respiratory system into place,

fissando al proprio posto il sistema respiratorio,

immobilizing them.

e immobilizzandolo.

The forked ribs

Le costole uncinate,

and the vertebral pneumaticity together

unitamente alle vertebre pneumatiche,

were creating an immobilized, rigid framework

hanno creato una struttura rigida immobilizzata

that locked the respiratory system into place

che teneva bloccato il sistema respiratorio,

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

che consentiva l'evoluzione

di questa membrana ultrasottile,

molto delicata,

che è la barriera emato-aerea

that we see today in modern birds.

che vediamo negli uccelli moderni.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

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

means that they had the capability to evolve a lung

significa che essi avevano la capacità di sviluppare dei polmoni

that would have been able to breathe

che sarebbero stati in grado di respirare

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

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

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

Questa rigida conformazione scheletrica dei dinosauri avrebbe dato loro

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

un deciso vantaggio adattivo rispetto ad altri animali,

specialmente ai mammiferi,

whose flexible lung couldn't have adapted

i cui polmoni elastici non potevano adattarsi

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

all'atmosfera del Triassico ipossica e povera di ossigeno.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

Questa anatomia potrebbe essere stata l'arma segreta dei dinosauri

that gave them that advantage over other animals.

che ha dato loro un vantaggio sugli altri animali.

And this gives us an excellent launchpad

E questo ci dà un buon punto di partenza

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

per cominciare a testare le teorie sulla diversificazione nei dinosauri.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

Questa è la storia dell'inizio dei dinosauri,

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

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

Thank you.

Grazie

(Applause)

(Applausi)