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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Norberto Amaral

We've all heard about how the dinosaurs died.

Já todos ouvimos falar da forma como os dinossauros morreram.

The story I'm going to tell you

A história que vos vou contar

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

aconteceu mais de 200 milhões de anos antes da extinção dos dinossauros.

This story starts at the very beginning,

Esta história começa mesmo no início,

when dinosaurs were just getting their start.

quando apareceram os primeiros dinossauros.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

Um dos maiores mistérios na biologia evolutiva

is why dinosaurs were so successful.

é por que razão os dinossauros tiveram tanto êxito.

What led to their global dominance for so many years?

O que é que levou ao seu domínio durante tantos anos?

When people think about why dinosaurs were so amazing,

Quando as pessoas pensam porque é que os dinossauros eram tão fantásticos,

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

normalmente pensam no dinossauro maior ou no mais pequeno,

or who was the fastest,

ou naquele que era mais rápido,

or who had the most feathers,

ou naquele que tinha mais penas,

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

uma armadura, espinhos ou dentes mais ridículos.

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

Mas a resposta talvez tenha a ver com a sua anatomia interior

a secret weapon, so to speak.

— uma arma secreta, por assim dizer.

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

Os meus colegas e eu pensamos que se tratou dos pulmões.

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

Eu sou paleontóloga e anatomista comparativa

and I am interested in understanding

e interesso-me por perceber

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

como o pulmão especializado ajudou os dinossauros a dominar o planeta.

So we are going to jump back over 200 million years

Vamos recuar mais de 200 milhões de anos

to the Triassic period.

até ao período Triássico.

The environment was extremely harsh,

O ambiente era extremamente rigoroso,

there were no flowering plants,

não havia plantas com flores,

so this means that there was no grass.

ou seja, não havia ervas.

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

Imaginem uma paisagem cheia de pinheiros e fetos.

At the same time, there were small lizards,

Simultaneamente, havia pequenos lagartos,

mammals, insects,

mamíferos, insetos,

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

e também havia répteis carnívoros e herbívoros

all competing for the same resources.

— todos em competição pelos mesmos recursos.

Critical to this story

Algo fundamental para esta história

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

é que estimamos que os níveis de oxigénio eram muito baixos, 15%

compared to today's 21 percent.

em comparação com os 21% atuais.

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

Portanto, era essencial que os dinossauros pudessem respirar

in this low-oxygen environment,

neste ambiente de baixo oxigénio

not only to survive

não só para sobreviverem

but to thrive and to diversify.

mas para prosperarem e se diversificarem.

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

Então, como é que sabemos como eram os pulmões dos dinossauros,

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

se tudo o que resta de um dinossauro é geralmente o seu esqueleto fossilizado?

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

O método que usamos chama-se "agrupamento filogenético existente."

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

É uma forma sofisticada de dizer que estudamos a anatomia

specifically in this case, the lungs and skeleton --

— especificamente, neste caso, os pulmões e o esqueleto —

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

dos descendentes vivos dos dinossauros, na árvore da evolução.

So we would look at the anatomy of birds,

Portanto, observámos a anatomia das aves

who are the direct descendants of dinosaurs,

que são os descendentes diretos dos dinossauros,

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

observámos a anatomia dos crocodilos,

who are their closest living relatives,

que são os parentes vivos mais próximos

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

e depois observámos a anatomia de lagartos e tartarugas,

who we can think of like their cousins.

que podemos considerar como seus primos.

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

Depois, aplicámos esses dados anatómicos ao registo fóssil

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

e usámos isso para reconstruir os pulmões dos dinossauros.

And in this specific instance,

Neste caso específico,

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

o esqueleto dos dinossauros é muito parecido com o das aves modernas.

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

Assim, como os dinossauros competiam com os primeiros mamíferos,

neste período de tempo,

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

é importante compreender o modelo básico do pulmão dos mamíferos.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

Para vos apresentar os pulmões, de forma geral,

we will use my dog Mila of Troy,

vamos usar o meu cão Mila de Troia,

the face that launched a thousand treats,

um rosto que lançou milhares de petiscos,

as our model.

como nosso modelo.

(Laughter)

(Risos)

This story takes place inside of a chest cavity.

Esta história ocorre no interior da cavidade torácica.

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

Visualizem a caixa torácica de um cão.

Think about how the spinal vertebral column

Vejam como a coluna vertebral

is completely horizontal to the ground.

está perfeitamente horizontal em relação ao solo.

This is how the spinal vertebral column is going to be

É assim que a coluna vertebral vai ser

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

em todos os animais de que vamos falar,

whether they walked on two legs

quer andem sobre duas ou sobre quatro patas.

or four legs.

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

Agora, entrem na caixa torácica imaginária e olhem para cima.

This is our thoracic ceiling.

Este é o teto da nossa caixa torácica.

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

É aqui que a superfície superior dos pulmões entra em contacto direto

with the ribs and vertebrae.

com as costelas e as vértebras.

This interface is where our story takes place.

Esta interface é onde a nossa história tem lugar.

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

Tentem visualizar os pulmões de um cão.

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

Por fora, parecem um saco gigante insuflável,

where all parts of the bag expand during inhalation

em que todas as partes do saco se expandem durante a inspiração

and contract during exhalation.

e se contraem durante a expiração.

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

No interior do saco, há uma série de tubos ramificados,

and these tubes are called the bronchial tree.

e esses tubos chamam-se árvore branquial.

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

Esses tubos fornecem o oxigénio inalado aos alvéolos.

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

Atravessam uma delgada membrana para a corrente sanguínea, por difusão.

Now, this part is critical.

Agora, esta parte é fundamental.

The entire mammalian lung is mobile.

Todo o pulmão do mamífero é móvel.

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

Ou seja, move-se durante todo o processo respiratório,

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

de modo que a delgada membrana, a barreira sangue-ar,

cannot be too thin or it will break.

não pode ser demasiado delgada, senão rompe-se.

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

Lembrem-se desta barreira sangue-ar, porque vamos voltar a falar nela.

So, you're still with me?

Continuam a acompanhar-me?

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

Porque vamos passar para as aves e é uma loucura,

so hold on to your butts.

por isso, segurem-se.

(Laughter)

(Risos)

The bird is completely different from the mammal.

A ave é totalmente diferente do mamífero.

And we are going to be using birds as our model

Vamos usar as aves como modelo

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

para reconstruir os pulmões dos dinossauros.

So in the bird,

Nas aves,

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

o ar passa pelos pulmões, mas o pulmão não se expande nem se contrai.

The lung is immobilized,

O pulmão está imobilizado,

it has the texture of a dense sponge

tem a textura duma esponja densa

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

e é rígido e está bloqueado por cima e pelos lados pela caixa torácica

and on the bottom by a horizontal membrane.

e em baixo, por uma membrana horizontal.

It is then unidirectionally ventilated

Assim, é ventilado unidirecionalmente

by a series of flexible, bag-like structures

por uma série de estruturas flexíveis, semelhantes a sacos,

that branch off of the bronchial tree,

que se ramificam fora da árvore branquial,

beyond the lung itself,

para lá do próprio pulmão

and these are called air sacs.

e que se chamam sacos aéreos.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

Toda esta estrutura extremamente delicada

é mantida no seu lugar por uma série de costelas bifurcadas,

by a series of forked ribs

all along the thoracic ceiling.

ao longo do teto torácico.

Also, in many species of birds,

Em muitas espécies de aves,

extensions arise from the lung

também há extensões a partir do pulmão

and the air sacs,

e dos sacos aéreos,

they invade the skeletal tissues --

que invadem os tecidos do esqueleto

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

— normalmente, as vértebras, por vezes as costelas —

and they lock the respiratory system into place.

e que mantêm no seu lugar o sistema respiratório.

And this is called "vertebral pneumaticity."

A Isto chama-se "pneumaticidade vertebral".

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

As costelas bifurcadas e a pneumaticidade vertebral

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

são duas pistas que podemos seguir no registo fóssil,

because these two skeletal traits

porque estas duas características do esqueleto

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

indicam quais as regiões do sistema respiratório dos dinossauros

are immobilized.

que estão imobilizadas.

This anchoring of the respiratory system

Esta estabilização do sistema respiratório

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

facilitou a evolução do adelgaçamento da barreira sangue-ar,

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

aquela membrana delgada através da qual o oxigénio passa para a corrente sanguínea.

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

A imobilidade permite isso porque uma barreira delgada é uma barreira frágil,

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

e a barreira frágil romper-se-ia se fosse ventilada ativamente

like a mammalian lung.

como num pulmão de mamífero.

Então, porque é que nos preocupamos com isto?

So why do we care about this?

Why does this even matter?

Porque é que isto é importante?

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

O oxigénio difunde-se mais facilmente através duma membrana delgada

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

e uma membrana delgada é uma forma de reforçar a respiração

under low-oxygen conditions --

em situações de baixo oxigénio

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

— situações de baixo oxigénio como as do período Triássico.

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

Assim, se os dinossauros tinham este tipo de pulmão,

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

estariam mais bem equipados para respirar do que os outros animais,

including mammals.

incluindo os mamíferos.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

Lembram-se do método "agrupamento filogenético existente"

where we take the anatomy of modern animals,

em que agarramos na anatomia dos animais modernos

and we apply that to the fossil record?

e a aplicamos ao registo fóssil?

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

A pista número um foram as costelas bifurcadas das aves modernas.

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

Encontramos isso praticamente na maioria dos dinossauros.

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

Isso significa que a superfície superior dos pulmões dos dinossauros

would be locked into place,

seria mantida no seu lugar,

just like modern birds.

tal como os das aves modernas.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

A pista número dois são as vértebras pneumáticas.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

Encontramo-las nos dinossauros saurópodes e nos dinossauros terópodes

which is the group that contains predatory dinosaurs

que são o grupo que contém os dinossauros predatórios

and gave rise to modern birds.

e deram origem às aves modernas.

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

Embora não encontremos provas

de tecido de pulmão fossilizado nos dinossauros,

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

as vértebras pneumáticas demonstram o que o pulmão estava a fazer

during the life of these animals.

durante a vida desses animais.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

O tecido do pulmão ou o tecido do saco aéreo

estava a invadir as vértebras,

hollowing them out just like a modern bird,

a torná-las ocas, tal como numa ave moderna

and locking regions of the respiratory system into place,

e a manter no seu lugar regiões do sistema respiratório,

immobilizing them.

imobilizando-as.

The forked ribs

As costelas bifurcadas

and the vertebral pneumaticity together

e as vértebras pneumáticas, em conjunto,

were creating an immobilized, rigid framework

estavam a criar uma estrutura imobilizada, rígida

that locked the respiratory system into place

que mantinha no seu lugar o sistema respiratório

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

e que permitiu a evolução daquela barreira sangue-ar,

muito delgada e muito delicada

that we see today in modern birds.

que vemos hoje nas aves modernas.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

Provas deste pulmão espartilhado nos dinossauros

means that they had the capability to evolve a lung

significam que eles tiveram a capacidade de evoluir um pulmão

that would have been able to breathe

que conseguia respirar

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

numa atmosfera hipóxica, de baixo oxigénio, do período Triássico.

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

Esta estrutura rígida do esqueleto nos dinossauros ter-lhes-ia dado

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

uma vantagem significativa de adaptação sobre os outros animais,

em especial, os mamíferos,

whose flexible lung couldn't have adapted

cujo pulmão flexível não se adaptava

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

à atmosfera hipóxica, de baixo oxigénio, do Triássico.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

Esta anatomia pode ter sido a arma secreta dos dinossauros

that gave them that advantage over other animals.

que lhes deu essa vantagem sobre os outros animais.

And this gives us an excellent launchpad

Isso dá-nos uma excelente base

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

para começar a testar as hipóteses da diversificação dos dinossauros.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

Esta é a história do início dos dinossauros

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

e é o início da história da nossa investigação deste tema.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)