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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

תרגום: Tal Hemu עריכה: Allon Sasson

We've all heard about how the dinosaurs died.

כולנו שמענו איך הדינוזאורים מתו.

The story I'm going to tell you

הסיפור שאני הולכת לספר לכם

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

קרה יותר מ-200 מליון שנה לפני הכחדת הדינוזאורים.

This story starts at the very beginning,

הסיפור מתחיל ממש בהתחלה

when dinosaurs were just getting their start.

כאשר הדינוזאורים רק החלו בחייהם.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

אחת התעלומות הגדולות ביותר בביולוגיה אבולוציונית

is why dinosaurs were so successful.

היא מדוע הדינוזאורים היו כל-כך מוצלחים.

What led to their global dominance for so many years?

מה הוביל לשליטה הגלובלית שלהם במשך כל-כך הרבה שנים?

When people think about why dinosaurs were so amazing,

כשאנשים חושבים מדוע הדינוזאורים היו כל-כך מדהימים,

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

הם לרוב חושבים על הדינוזאור הגדול ביותר או הקטן ביותר,

or who was the fastest,

או מי היה הכי מהיר,

or who had the most feathers,

או למי היו הכי הרבה נוצות,

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

או את השיריון, הדוקרנים או השיניים הכי מגוחכים.

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

אך אולי התשובה צריכה להמצא באנטומיה הפנימית שלהם --

a secret weapon, so to speak.

נשק סודי, אפשר לומר.

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

הקולגות שלי ואני, אנחנו חושבים שאלו היו הריאות שלהם.

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

אני גם פליאונטולוגית וגם עוסקת באנטומיה השוואתית,

and I am interested in understanding

ואני מעוניינת להבין

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

איך ריאות הדינוזאורים עזרו להם להשתלט על כדור-הארץ.

So we are going to jump back over 200 million years

אנחנו הולכים לקפוץ 200 מיליון שנה לאחור,

to the Triassic period.

לתקופת טריאס.

The environment was extremely harsh,

הסביבה הייתה קשה באופן קיצוני,

there were no flowering plants,

לא היו שום צמחים פורחים,

so this means that there was no grass.

מה שאומר שלא היה דשא.

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

אז דמיינו נוף מלא בעצי אורן ושרכים.

At the same time, there were small lizards,

באותה העת, היו לטאות קטנות,

mammals, insects,

יונקים, חרקים,

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

וגם היו זוחלים אוכלי-בשר ואוכלי-עשב --

all competing for the same resources.

כולם מתחרים על אותם משאבים.

Critical to this story

נתון קריטי לסיפור

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

הוא שרמות החמצן הוערכו להיות נמוכות עד כדי 15 אחוז,

compared to today's 21 percent.

בהשוואה ל-21 אחוז כיום.

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

אז היה הכרחי לדינוזאורים על-מנת שיוכלו לנשום

in this low-oxygen environment,

בסביבה דלת החמצן הזו,

not only to survive

לא רק כדי לשרוד

but to thrive and to diversify.

אלא כדי לשגשג ולהתגוון.

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

אז, כיצד אנו יודעים איך היו בכלל ריאות הדינוזאורים,

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

מאחר וכל מה שנשאר מדינוזאור הם שלדים מאובנים?

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

השיטה בה אנו משתמשים נקראת "אישכול פילוגנטי של מינים קיימים".

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

זו דרך מפונפנת לומר שאנו לומדים אנטומיה --

specifically in this case, the lungs and skeleton --

ספציפית במקרה הזה, את הריאות והשלד --

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

מהצאצאיים החיים של הדינוזאורים בעץ האבולוציוני.

So we would look at the anatomy of birds,

אז אנו מסתכלים על האנטומיה של ציפורים,

who are the direct descendants of dinosaurs,

שהן צאצאים ישירים של דינוזאורים,

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

ומסתכלים על האנטומיה של קרוקודילים,

who are their closest living relatives,

שהם קרובי משפחתם הקרובים ביותר שחיים כיום,

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

ואז אנו מסתכלים על האנטומיה של לטאות וצבים,

who we can think of like their cousins.

שאותם אנו מחשיבים כמעין בני-דודים.

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

ואז אנו מיישמים את המידע האנטומי הזה בתיעוד המאובנים,

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

ואז אנו יכולים להשתמש בו על-מנת לבנות מחדש את הריאות של הדינוזאורים.

And in this specific instance,

ובמקרה המסויים הזה,

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

שלדי הדינוזאורים מזכירים הכי הרבה את שלדי הציפורים המודרניות.

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

מכיוון שדינוזאורים התחרו עם יונקים קדומים בתקופת הזמן הזו,

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

חשוב להבין את המבנה הבסיסי של ריאות היונקים.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

כמו-כן, על-מנת להכיר לכם את הריאות בכלליות,

we will use my dog Mila of Troy,

אנחנו נשתמש בכלבה שלי, מילה מטרויה,

the face that launched a thousand treats,

הפנים שהשיקו אלפי חטיפים,

as our model.

כדוגמנית שלנו.

(Laughter)

(צחוק)

This story takes place inside of a chest cavity.

הסיפור הזה מתרחש בתוך חלל החזה.

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

אני רוצה שתדמיינו את בית החזה של כלב.

Think about how the spinal vertebral column

חשבו על איך עמוד השדרה

is completely horizontal to the ground.

לגמרי אופקי לאדמה.

This is how the spinal vertebral column is going to be

כך עמוד השדרה עומד להראות

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

בכל בעליי-החיים שאנו נדבר עליהם,

whether they walked on two legs

בין אם הם הולכים על שתי רגליים

or four legs.

ובין אם על ארבע.

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

כעת אני רוצה שנטפס אל תוך בית החזה המדומיין ונביט למעלה.

This is our thoracic ceiling.

זוהי תקרת בית החזה.

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

זהו המקום בו שטח הריאות העליון בא במגע פיזי ישיר

with the ribs and vertebrae.

עם הצלעות והחוליות.

This interface is where our story takes place.

הממשק הזה הוא המקום בו סיפורנו מתרחש.

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

עכשיו אני רוצה שתדמיינו ריאות של כלב.

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

כלפי חוץ, הן כמו שק מתנפח ענק

where all parts of the bag expand during inhalation

בו כל חלקי השק מתרחבים בזמן שאיפה

and contract during exhalation.

ומתכווצים בזמן נשיפה.

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

בתוך השקית, ישנן סדרה של צינורות מסתעפים,

and these tubes are called the bronchial tree.

והצינורות הללו נקראים עץ הסימפונות.

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

הצינורות הללו מובילים את החמצן שנשאף אל הנֹאדִית (שק אוויר זעיר בריאות).

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

הם חוצים קרום דק אל תוך זרם הדם באמצעות דיפוזיה.

Now, this part is critical.

עכשיו, החלק הזה קריטי.

The entire mammalian lung is mobile.

הריאה כולה של היונקים הינה ניידת.

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

זה אומר שהיא נעה לאורך כל תהליך הנשימה,

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

כך שהקרום הדק הזה, מחסום הדם-גז,

cannot be too thin or it will break.

לא יכול להיות יותר מדי דק אחרת הוא ייקרע.

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

זכרו את מחסום הדם-גז מכיוון שעוד נחזור אליו.

So, you're still with me?

אז, אתם עדיין איתי?

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

מכיוון שאנו מגיעים אל הציפורים וזה נהיה משוגע,

so hold on to your butts.

אז תחזיקו חזק.

(Laughter)

(צחוק)

The bird is completely different from the mammal.

ציפור שונה לגמרי מיונק.

And we are going to be using birds as our model

ואנו עומדים להשתמש בציפורים כדוגמניות שלנו

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

כדי לבנות מחדש את ריאות הדינוזאורים.

So in the bird,

אצל הציפור,

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

אויר עובר דרך הריאה, אך הריאה לא מתרחבת או מתכווצת.

The lung is immobilized,

הריאה היא מקובעת,

it has the texture of a dense sponge

היא בעלת מרקם של ספוג דחוס

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

והיא אינה גמישה ונעולה במקום שלה בחלקו העליון ובצדדים על ידי בית החזה

and on the bottom by a horizontal membrane.

ובתחתית על ידי קרום אופקי.

It is then unidirectionally ventilated

היא מתאווררת בצורה חד-כיוונית

by a series of flexible, bag-like structures

בעזרת סדרת מבנים גמישים דמויי שקים

that branch off of the bronchial tree,

המסתעפים מחוץ לעץ הסמנפונות,

beyond the lung itself,

מעבר לריאה עצמה,

and these are called air sacs.

והם נקראים כריות אוויר.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

עכשיו, כל המבנה הרגיש מאוד הזה מקובע במקום

by a series of forked ribs

על-ידי סדרה של צלעות מפוצלות

all along the thoracic ceiling.

לכל אורך תקרת בית החזה.

Also, in many species of birds,

כמו-כן, במינים רבים של ציפורים,

extensions arise from the lung

שלוחות עולות מן הריאה

and the air sacs,

וכריות האוויר,

they invade the skeletal tissues --

הן עוברות את רקמות השלד --

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

לרוב את החוליות, לפעמים את הצלעות --

and they lock the respiratory system into place.

ונועלות את מערכת הנשימה במקום.

And this is called "vertebral pneumaticity."

"פְּנֵאוּמָטִיה חוליתית".

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

הצלעות המפוצלות והפנאומטיה החוליתית

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

הם שני רמזים שאנו יכולים לצוד אחריהם בתיעוד המאובנים,

because these two skeletal traits

מכיוון ששתי תכונות השלד האלו

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

יצביעו על כך שאיזורים במערכת הנשימה של הדינוזאורים

are immobilized.

הינם מקובעים.

This anchoring of the respiratory system

עיגון זה של מערכת הנשימה

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

סייע באבולוציה של הדקקות מחסום הדם-גז,

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

הקרום הדק ההוא שחמצן פעפע דרכו אל תוך זרם הדם.

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

הנייחות הזו מאפשרת זאת מכיוון שמחסום דק הוא מחסום חלש,

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

והמחסום החלש היה נקרע אם הוא היה מאוורר נמרצות

like a mammalian lung.

כמו ריאת היונקים.

So why do we care about this?

אז למה אכפת לנו מכל זה?

Why does this even matter?

למה זה בכלל משנה?

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

חמצן מפעפע ביתר קלות דרך קרום דק,

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

וקרום דק הוא דרך אחרת להעשרת הנשימה

under low-oxygen conditions --

תחת תנאים דלי-חמצן --

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

תנאים דלי-חמצן כמו שהיו בתקופת הטריאס.

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

אז, אם לדינוזאורים אכן היו סוג הריאות הזה,

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

הם היו הרבה יותר מצויידים לנשום ביחס לכל שאר בעלי-החיים,

including mammals.

כולל יונקים.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

אתם זוכרים את שיטת ה"אישכול פילוגנטי לפי מינים קיימים"

where we take the anatomy of modern animals,

בה אנו לוקחים את האנטומיה של בעלי-חיים מודרניים,

and we apply that to the fossil record?

ומיישמים אותה בתיעוד המאובנים?

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

אז, רמז מספר אחת היה הצלעות המפוצלות של ציפורים מודרניות.

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

ובכן, אנחנו מוצאים את זה ברוב הדינוזאורים.

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

אז זה אומר שחלקן העליון של ריאות הדינוזאורים

would be locked into place,

יהיה מקובע במקום.

just like modern birds.

בדיוק כמו בציפורים מודרניות.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

רמז מספר שתיים הוא פנאומטיה חוליתית.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

אנחנו מוצאים זאת בדינוזאורים מסוגי זאורופודה ותרופודה,

which is the group that contains predatory dinosaurs

שהיא הקבוצה המכילה דינוזאורים טורפים

and gave rise to modern birds.

והיוו בסיס לציפורים מודרניות.

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

ובעוד שאנו לא מוצאים הוכחה לרקמת ריאה מאובנת בדינוזאורים,

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

פנאומטיה חוליתית מעניקה לנו הוכחה למה הריאה עשתה

during the life of these animals.

במהלך חייהם של בעלי-החיים האלו.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

רקמת ריאה או רקמה של כרית אוויר פלשה אל החוליות,

hollowing them out just like a modern bird,

חוררה אותן בדיוק כמו בציפור המודרנית,

and locking regions of the respiratory system into place,

ונעלה איזורים במערכת הנשימה במקומם,

immobilizing them.

ולא אפשרה ניידות.

The forked ribs

הריאות המפוצלות

and the vertebral pneumaticity together

והפנאומטיה החוליתית יחדיו

were creating an immobilized, rigid framework

יצרו מסגרת נייחת ונוקשה

that locked the respiratory system into place

שנעלה את מערכת הנשימה במקומה

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

שאפשרה את האבולוציה של מחסום הדם-גז המאוד דקיק, מאוד רגיש

that we see today in modern birds.

שאנו רואים כיום בציפורים מודרניות.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

ההוכחה למגבלות הנוקשות האלו בריאת הדינוזאורים

means that they had the capability to evolve a lung

אומרת כי הסבירות לפתח ריאה

that would have been able to breathe

שתהיה מסוגלת לנשום

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

תחת אטמוספירה היפוקסית, או דלת-חמצן, של תקופת הטריאס.

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

המבנה השלדי הנוקשה הזה בדינוזאורים היה מאפשר להם

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

יתרון הסתגלות משמעותי על פני שאר בעליי-החיים, ביחוד היונקים,

whose flexible lung couldn't have adapted

שהריאות שלהם לא היו מספיק גמישות כדי להסתגל

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

לאטמוספירה ההיפוקסית, או דלת-החמצן, של תקופת הטריאס.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

האנטומיה הזו עשויה הייתה להיות נשקם הסודי של הדינוזאורים

that gave them that advantage over other animals.

שהעניק להם את היתרון הזה על פני שאר היצורים החיים.

And this gives us an excellent launchpad

וזה נותן לנו קרש קפיצה מצויין

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

להתחיל לחקור את ההשערה של הגיוון בדינוזאורים.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

זהו הסיפור של תחילתם של הדינוזאורים,

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

וזוהי רק ההתחלה של סיפור החקר שלנו אל תוך הנושא הזה.

Thank you.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)