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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Vertaald door: Arjan van Tuijl Nagekeken door: Rik Delaet

We've all heard about how the dinosaurs died.

We weten waarom de dino's zijn uitgestorven.

The story I'm going to tell you

Ik ga nu vertellen over iets

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

wat ruim 200 miljoen jaar daarvoor is gebeurd.

This story starts at the very beginning,

Dit verhaal gaat terug naar het begin,

when dinosaurs were just getting their start.

toen de dinosauriërs pas op aarde verschenen.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

Een van de grootste vragen in de evolutiebiologie

is why dinosaurs were so successful.

is waarom de dino's zo succesvol waren.

What led to their global dominance for so many years?

Hoe konden ze zo lang wereldwijd zo dominant zijn?

When people think about why dinosaurs were so amazing,

Als mensen zich dat afvragen,

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

denken ze vaak aan de grootste of de kleinste dinosauriër

or who was the fastest,

of aan de snelste

or who had the most feathers,

of aan die met de meeste veren

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

of aan pantsers, punten en tanden.

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

Maar misschien lag het aan hun inwendige anatomie.

a secret weapon, so to speak.

Een soort van geheim wapen.

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

Mijn collega's en ik denken dat het aan de longen ligt.

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

Ik ben paleontoloog en vergelijkend anatoom

and I am interested in understanding

en ik wil graag begrijpen

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

hoe hun longen de dinosauriërs hielpen de aarde over te nemen.

So we are going to jump back over 200 million years

Dus we springen ruim 200 miljoen jaar terug

to the Triassic period.

naar het Trias.

The environment was extremely harsh,

De leefomstandigheden waren bar.

there were no flowering plants,

Er waren geen bloeiende planten,

so this means that there was no grass.

dus er was geen gras.

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

Stel je dus een landschap voor vol pijnbomen en varens.

At the same time, there were small lizards,

Er waren in die tijd ook kleine hagedissen,

mammals, insects,

zoogdieren, insecten

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

en carnivore en herbivore reptielen

all competing for the same resources.

die streden om dezelfde hulpbronnen.

Critical to this story

Wat we moeten weten,

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

is dat het zuurstofgehalte in de lucht naar schatting slechts 15 procent was.

compared to today's 21 percent.

In onze tijd is het 21 procent.

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

Het was dus van cruciaal belang voor de dino's dat ze konden ademen

in this low-oxygen environment,

in deze zuurstofarme omgeving,

not only to survive

zodat ze niet alleen konden overleven,

but to thrive and to diversify.

maar gedijen en diversifiëren.

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

Hoe kunnen we iets weten over de longen van dinosauriërs

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

als we eigenlijk alleen maar fossiele skeletten hebben?

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

Dat doen we door fylogenetische classificatie van levende soorten.

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

Dat betekent dat we de anatomie bestuderen,

specifically in this case, the lungs and skeleton --

in dit specifieke geval de longen en het skelet,

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

van levende dieren die afstammen van de dinosauriërs.

So we would look at the anatomy of birds,

We keken naar de anatomie van vogels,

who are the direct descendants of dinosaurs,

die rechtstreeks afstammen van de dinosauriërs

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

en naar de anatomie van krokodilachtigen,

who are their closest living relatives,

die nauw verwant zijn aan de dino's

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

en naar de anatomie van hagedissen en schildpadden,

who we can think of like their cousins.

die we kunnen beschouwen als hun neven en nichten.

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

Die anatomische gegevens passen we toe op de fossielen

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

en zo kunnen we de longen van dinosauriërs reconstrueren.

And in this specific instance,

In dit specifieke geval

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

lijkt het skelet van dinosauriërs het meest op dat van vogels van nu.

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

Omdat de dinosauriërs in die tijd concurreerden met de zoogdieren,

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

is het belangrijk om te begrijpen hoe de longen van zoogdieren werken.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

Om aanschouwelijk te maken hoe longen werken,

we will use my dog Mila of Troy,

gebruiken we mijn hond, Mila van Troje,

the face that launched a thousand treats,

wier schoonheid 1000 koekjes opleverde,

as our model.

als model.

(Laughter)

(Gelach)

This story takes place inside of a chest cavity.

Dit verhaal speelt zich af in een borstholte.

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

Stel je de ribbenkast van een hond voor.

Think about how the spinal vertebral column

Bedenk dat de wervelkolom

is completely horizontal to the ground.

volledig horizontaal loopt.

This is how the spinal vertebral column is going to be

Zo ziet de wervelkolom eruit van alle dieren die we gaan bespreken,

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

whether they walked on two legs

of ze nou op twee benen of vier benen liepen.

or four legs.

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

Klim nu de denkbeeldige ribbenkast in en kijk dan omhoog.

This is our thoracic ceiling.

Dat is de bovenkant van de borstholte.

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

Daar komt de bovenkant van de longen rechtstreeks in contact

with the ribs and vertebrae.

met de ribben en de wervels.

This interface is where our story takes place.

Op die plek speelt dit verhaal zich af.

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

Probeer de longen van een hond voor je te zien.

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

Van buitenaf gezien is het net een grote opblaasbare zak.

where all parts of the bag expand during inhalation

Alle onderdelen van de zak zetten uit bij het inademen

and contract during exhalation.

en krimpen in bij het uitademen.

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

In die zak zitten een aantal zich vertakkende buisjes.

and these tubes are called the bronchial tree.

Die buisjes worden de bronchiale boom genoemd.

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

Door die buisjes wordt ingeademde zuurstof naar de longblaasjes vervoerd.

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

De zuurstof passeert een dun membraan en komt via diffusie in de bloedbaan.

Now, this part is critical.

Nu komt er een belangrijk punt.

The entire mammalian lung is mobile.

De hele zoogdierlong is beweeglijk.

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

Ze is tijdens het ademhalen voortdurend in beweging.

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

Dus dat dunne membraan, de bloed-luchtbarrière,

cannot be too thin or it will break.

mag niet te dun zijn, want dan breekt het.

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

We komen straks terug op die bloed-luchtbarrière.

So, you're still with me?

Volgen jullie het nog?

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

Nu gaan we naar de vogels en dat wordt bizar.

so hold on to your butts.

Dus hou je vast.

(Laughter)

(Gelach)

The bird is completely different from the mammal.

Vogels zijn heel anders dan zoogdieren.

And we are going to be using birds as our model

We gaan vogels als model gebruiken

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

om dinosauruslongen te reconstrueren.

So in the bird,

Bij vogels

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

stroomt de lucht door de long heen, maar de long zet niet uit en krimpt niet.

The lung is immobilized,

De long beweegt niet.

it has the texture of a dense sponge

Ze heeft de structuur van een stevige spons.

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

Ze is stijf en wordt van boven en opzij omsloten door de ribbenkast

and on the bottom by a horizontal membrane.

en aan de onderkant door een horizontaal membraan.

It is then unidirectionally ventilated

De lucht stroomt maar één kant op,

by a series of flexible, bag-like structures

door een soort flexibele zakken

that branch off of the bronchial tree,

die zich vertakken van de bronchiale boom

beyond the lung itself,

buiten de long zelf

and these are called air sacs.

en die 'luchtzakken' worden genoemd.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

Deze zeer fragiele constructie wordt op haar plaats gehouden

by a series of forked ribs

door een serie gevorkte ribben

all along the thoracic ceiling.

aan de bovenkant van de borstholte.

Also, in many species of birds,

Bij veel vogelsoorten

extensions arise from the lung

zie je uitstulpingen vanuit de long

and the air sacs,

en de luchtzakken

they invade the skeletal tissues --

die doordringen in het skeletweefsel,

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

doorgaans de wervels, soms de ribben,

and they lock the respiratory system into place.

die zo het ademhalingsapparaat op zijn plaats houden.

And this is called "vertebral pneumaticity."

Dit heet 'vertebrale pneumaticiteit'.

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

Die gevorkte ribben en die vertebrale pneumaticiteit,

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

daar kunnen we naar zoeken bij fossielen.

because these two skeletal traits

Als je dat in skeletten terugvindt,

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

wijst dat erop dat delen van het ademhalingsapparaat van dino's

are immobilized.

onbeweeglijk waren.

This anchoring of the respiratory system

Een onbeweeglijk ademhalingsapparaat

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

zorgde dat de bloed-luchtbarrière dunner kon worden,

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

het dunne membraan waardoor zuurstof de bloedbaan bereikt.

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

De onbeweeglijkheid maakte dit mogelijk, want een dunne barrière is fragiel

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

en die zou scheuren als de longen bij het ademhalen bewogen,

like a mammalian lung.

zoals bij zoogdieren gebeurt.

So why do we care about this?

Waarom interesseert dit ons?

Why does this even matter?

Wat maakt het eigenlijk uit?

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

Zuurstofdiffusie is makkelijker bij een dun membraan

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

en een dun membraan verbetert de ademhaling

under low-oxygen conditions --

in zuurstofarme omstandigheden

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

zoals die zich voordeden in het Trias.

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

Dus als dinosauriërs inderdaad zulk soort longen hadden,

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

waren ze beter toegerust om te ademen dan alle andere dieren,

including mammals.

de zoogdieren inbegrepen.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

Weten jullie nog dat we via fylogenetische classificatie

where we take the anatomy of modern animals,

de anatomie van huidige dieren bestudeerden

and we apply that to the fossil record?

en die toepasten op fossiele vondsten?

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

De gevorkte ribben van de huidige vogels vormden de eerste aanwijzing.

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

Het merendeel van de dinosauriërs heeft gevorkte ribben.

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

Het bovenste gedeelte van de longen van dinosauriërs

would be locked into place,

was dus onbeweeglijk,

just like modern birds.

net als bij de vogels van nu.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

De tweede aanwijzing was vertebrale pneumaticiteit.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

Dat komt voor bij sauropoda en theropoda,

which is the group that contains predatory dinosaurs

de groep dinosauriërs die roofdieren bevat

and gave rise to modern birds.

en waaruit de vogels zijn ontstaan.

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

Hoewel we geen gefossiliseerd longweefsel van dinosauriërs vinden,

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

geeft vertebrale pneumaticiteit ons wel aanwijzingen over hoe de long werkte

during the life of these animals.

in deze dieren.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

Long- of luchtzakweefsel drong in de wervels door,

hollowing them out just like a modern bird,

zodat die hol werden, net als bij vogels nu,

and locking regions of the respiratory system into place,

en het zette delen van het ademhalingsapparaat vast,

immobilizing them.

zodat het onbeweeglijk werd.

The forked ribs

De combinatie van gevorkte ribben

and the vertebral pneumaticity together

en vertebrale pneumaticiteit

were creating an immobilized, rigid framework

zorgde voor een star, stijf skelet

that locked the respiratory system into place

dat het ademhalingsapparaat op zijn plaats hield,

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

zodat zich een superdunne, superfragiele bloed-luchtbarrière kon ontwikkelen,

that we see today in modern birds.

zoals we die nu in vogels zien.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

Als blijkt dat de longen van dino's vast zaten,

means that they had the capability to evolve a lung

konden ze dus longen ontwikkelen

that would have been able to breathe

waarmee ze konden ademen

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

in de zuurstofarme atmosfeer van het Trias.

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

Met zo'n rigide borstkas konden dinosauriërs

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

zich veel beter aanpassen dan andere soorten, met name zoogdieren,

whose flexible lung couldn't have adapted

die zich met hun flexibele longen

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

niet konden aanpassen aan de zuurstofarme atmosfeer van het Trias.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

Dit kan weleens het geheime wapen zijn geweest

that gave them that advantage over other animals.

dat de dinosauriërs hun voordeel gaf.

And this gives us an excellent launchpad

Dit is een goed uitgangspunt

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

om de hypotheses over diversificatie van dinosauriërs te testen.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

Dit is het verhaal van het begin van de dinosauriërs

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

en het is nog maar het begin van ons onderzoek naar dit onderwerp.

Thank you.

Dank jullie wel.

(Applause)

(Applaus)