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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Переводчик: Dmitry Evseev Редактор: Alena Chernykh

We've all heard about how the dinosaurs died.

Все мы слышали о том, как вымерли динозавры.

The story I'm going to tell you

История, которую я хочу вам рассказать,

happened over 200 million years before the dinosaurs went extinct.

произошла более чем за 200 миллионов лет до того, как динозавры вымерли.

This story starts at the very beginning,

Эта история берёт своё начало тогда,

when dinosaurs were just getting their start.

когда динозавры только начали появляться.

One of the biggest mysteries in evolutionary biology

Одна из самых больших загадок в эволюционной биологии —

is why dinosaurs were so successful.

почему динозавры были так успешны.

What led to their global dominance for so many years?

Что привело их к глобальному доминированию в течение стольких лет?

When people think about why dinosaurs were so amazing,

Когда люди думают о том, почему динозавры были такими удивительными,

they usually think about the biggest or the smallest dinosaur,

они обычно думают о самых больших или самых маленьких динозаврах,

or who was the fastest,

или о том, какой был самым быстрым,

or who had the most feathers,

или у кого было больше перьев,

the most ridiculous armor, spikes or teeth.

самая нелепая броня, шипы или зубы.

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

Но ответ, вероятно, должна дать их внутренняя анатомия —

a secret weapon, so to speak.

секретное оружие, так сказать.

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

Мои коллеги и я думаем, что это были их лёгкие.

I am both a paleontologist and a comparative anatomist,

Я палеонтолог и сравнительный анатом,

and I am interested in understanding

и я заинтересована в понимании того,

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

как специализированные лёгкие динозавров помогли им захватить планету.

So we are going to jump back over 200 million years

Итак, вернёмся более чем на 200 миллионов лет назад —

to the Triassic period.

в триасовый период.

The environment was extremely harsh,

Окружающая среда была чрезвычайно суровой,

there were no flowering plants,

не было цветущих растений,

so this means that there was no grass.

а это значит, что травы тоже не было.

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

Представьте ландшафт, заполненный только соснами и папоротниками.

At the same time, there were small lizards,

В то же время были маленькие ящерицы,

mammals, insects,

млекопитающие, насекомые,

and there were also carnivorous and herbivorous reptiles --

а также плотоядные и травоядные рептилии —

all competing for the same resources.

и все они конкурировали за одни и те же ресурсы.

Critical to this story

Решающим для данной ситуации

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

было то, что, по оценкам, уровень кислорода был всего 15%

compared to today's 21 percent.

в сравнении с сегодняшними 21%.

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

Так что это могло быть решающим фактором, позволившим динозаврам дышать

in this low-oxygen environment,

в этой низкокислородной среде,

not only to survive

а также не только выжить,

but to thrive and to diversify.

но и процветать и развиваться.

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

Так как же мы узнаем, какими были лёгкие динозавров,

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

ведь всё, что осталось от динозавра, это его окаменелый скелет?

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

Метод, который мы используем,

называется «филогенетический брекетинг уцелевших видов».

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

Это мудрёный способ сказать, что мы изучаем анатомию,

specifically in this case, the lungs and skeleton --

а именно лёгкие и скелет,

of the living descendants of dinosaurs on the evolutionary tree.

по живым потомкам динозавров на эволюционном древе.

So we would look at the anatomy of birds,

Например, мы посмотрим на анатомию птиц —

who are the direct descendants of dinosaurs,

прямых потомков динозавров,

and we'd look at the anatomy of crocodilians,

посмотрим на анатомию крокодилов,

who are their closest living relatives,

их ближайших живых родственников,

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

посмотрим на анатомию ящериц и черепах,

who we can think of like their cousins.

которых мы можем считать их двоюродными братьями.

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

И когда мы применяем эти анатомические данные к окаменелостям,

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

мы можем использовать их для реконструкции лёгких динозавров.

And in this specific instance,

И в этом конкретном случае

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

скелеты динозавров имеют наибольшее сходство со скелетами современных птиц.

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

Поскольку динозавры соперничали с ранними млекопитающими в этот период времени,

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

важно понимать базовое строение лёгкого млекопитающего.

Also, to reintroduce you to lungs in general,

Чтобы напомнить вам о строении лёгких,

we will use my dog Mila of Troy,

я возьму в качестве модели

the face that launched a thousand treats,

свою собаку Милу Троянскую,

as our model.

которая съела тысячу лакомств.

(Laughter)

(Смех)

This story takes place inside of a chest cavity.

Всё происходит внутри грудной полости.

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

Я хочу, чтобы вы представили себе грудную клетку собаки.

Think about how the spinal vertebral column

Представьте позвоночный столб,

is completely horizontal to the ground.

полностью параллельный земле.

This is how the spinal vertebral column is going to be

Этот позвоночный столб

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

есть у всех животных, о которых я буду говорить,

whether they walked on two legs

и не важно, ходили они на двух

or four legs.

или четырёх ногах.

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

Сейчас я хочу, чтобы вы представили грудную клетку изнутри и посмотрели вверх.

This is our thoracic ceiling.

Это наш грудной потолок.

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

Здесь верхняя поверхность лёгких прямо контактирует

with the ribs and vertebrae.

с рёбрами и позвонками.

This interface is where our story takes place.

Это то место, где будет проходить наша история.

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

А сейчас представьте лёгкие собаки.

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

Снаружи они похожи на гигантский надувной мешок,

where all parts of the bag expand during inhalation

где все его части расширяются при вдохе

and contract during exhalation.

и сжимаются при выдохе.

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

Внутри мешка есть серия разветвлённых трубок,

and these tubes are called the bronchial tree.

которые называются бронхиальным деревом.

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

Эти трубки в итоге доставляют вдыхаемый кислород к альвеолам.

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

Он поступает через тонкую мембрану в кровоток благодаря диффузии.

Now, this part is critical.

Сейчас очень важный момент.

The entire mammalian lung is mobile.

Всё лёгкое млекопитающего подвижно.

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

Это значит, что оно движется в течение всего дыхательного процесса,

so that thin membrane, the blood-gas barrier,

то есть эта тонкая мембрана, этот аэрогематический барьер,

cannot be too thin or it will break.

не может быть слишком тонким, иначе он порвётся.

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

Запомните этот аэрогематический барьер, потому что мы ещё к нему вернёмся.

So, you're still with me?

Вы ещё со мной?

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

А теперь речь пойдёт о птицах, и это сводит с ума,

so hold on to your butts.

так что держитесь.

(Laughter)

(Смех)

The bird is completely different from the mammal.

Птицы — полная противоположность млекопитающим.

And we are going to be using birds as our model

Я буду использовать птиц в качестве модели

to reconstruct the lungs of dinosaurs.

для реконструкции лёгких динозавров.

So in the bird,

У птиц

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

воздух проходит через лёгкое, но оно не расширяется и не сжимается.

The lung is immobilized,

Лёгкое птицы неподвижно

it has the texture of a dense sponge

и имеет текстуру плотной губки,

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

оно не гибкое и зафиксировано сверху и по бокам грудной клеткой,

and on the bottom by a horizontal membrane.

а снизу — горизонтальной мембраной.

It is then unidirectionally ventilated

Оно вентилируется в одном направлении

by a series of flexible, bag-like structures

с помощью нескольких гибких, мешкообразных структур —

that branch off of the bronchial tree,

это ветвь бронхиального дерева

beyond the lung itself,

за пределами самого лёгкого —

and these are called air sacs.

и называются они воздушными мешками.

Now, this entire extremely delicate setup is locked into place

Вся эта очень деликатная конструкция зажата

by a series of forked ribs

раздвоенными рёбрами

all along the thoracic ceiling.

вдоль всего грудного потолка.

Also, in many species of birds,

Также у многих видов птиц

extensions arise from the lung

расширения зарождаются в лёгких

and the air sacs,

и в воздушных мешках,

they invade the skeletal tissues --

они проникают в скелетные ткани,

usually the vertebrae, sometimes the ribs --

обычно в позвонки, иногда рёбра,

and they lock the respiratory system into place.

и замыкают дыхательную систему.

And this is called "vertebral pneumaticity."

Это называется «позвоночная пневматизация».

The forked ribs and the vertebral pneumaticity

Раздвоенные рёбра и позвоночная пневматизация —

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

это две подсказки, за которыми мы можем охотиться в окаменелостях,

because these two skeletal traits

потому что эти два элемента скелета

would indicate that regions of the respiratory system of dinosaurs

будут указывать, что участки дыхательной системы динозавров

are immobilized.

обездвижены.

This anchoring of the respiratory system

Такое закрепление дыхательной системы

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

облегчило эволюцию аэрогематического барьера,

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

той тонкой мембраны, через которую кислород проникал в кровоток.

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

Этому способствует неподвижность, так как тонкий барьер — слабый барьер,

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

а слабый барьер разорвётся, если будет активно вентилироваться,

like a mammalian lung.

как лёгкое млекопитающего.

So why do we care about this?

Почему это так важно?

Why does this even matter?

Почему это вообще имеет значение?

Oxygen more easily diffuses across a thin membrane,

Кислород легче проникает через тонкую мембрану,

and a thin membrane is one way of enhancing respiration

и тонкая мембрана является одним из путей усиления дыхания

under low-oxygen conditions --

в условиях низкого уровня содержания кислорода —

low-oxygen conditions like that of the Triassic period.

такого, как в триасовый период.

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

Если динозавры действительно обладали бы этим типом лёгких,

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

они были бы лучше приспособлены к дыханию, чем все прочие животные,

including mammals.

включая млекопитающих.

So do you remember the extant phylogenetic bracket method

Вы помните метод филогенетического брекетинга:

where we take the anatomy of modern animals,

когда мы берём анатомию современных животных

and we apply that to the fossil record?

и применяем её к окаменелостям?

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

Подсказкой номер один были раздвоенные рёбра современных птиц.

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

Да, мы находим их у подавляющего большинства динозавров.

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

И это значит, что верхняя поверхность лёгких динозавров

would be locked into place,

должна была быть неподвижна,

just like modern birds.

как у современных птиц.

Clue number two is vertebral pneumaticity.

Подсказка номер два — позвоночная пневматизация.

We find this in sauropod dinosaurs and theropod dinosaurs,

Мы находим её у зауроподовых и тероподовых динозавров,

which is the group that contains predatory dinosaurs

которые относились к группе хищных динозавров

and gave rise to modern birds.

и стали прародителями современных птиц.

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

И пока мы не находим доказательства окаменелой лёгочной ткани у динозавров,

vertebral pneumaticity gives us evidence of what the lung was doing

позвоночная пневматизация даёт нам доказательство того, как лёгкое

during the life of these animals.

функционировало в течение жизни этих животных.

Lung tissue or air sac tissue was invading the vertebrae,

Лёгочная ткань или ткань лёгочного мешка проникала в позвонки,

hollowing them out just like a modern bird,

опустошала их как у современных птиц

and locking regions of the respiratory system into place,

и фиксировала участки дыхательной системы,

immobilizing them.

обездвиживая их.

The forked ribs

Раздвоенные рёбра

and the vertebral pneumaticity together

и позвоночная пневматизация

were creating an immobilized, rigid framework

создавали неподвижный жёсткий каркас,

that locked the respiratory system into place

который фиксировал дыхательную систему и позволил

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

развиться этому сверхтонкому,

суперделикатному аэрогематическому барьеру,

that we see today in modern birds.

который мы видим сегодня у современных птиц.

Evidence of this straightjacketed lung in dinosaurs

Свидетельством этого является лёгкое динозавров,

means that they had the capability to evolve a lung

и это означает, что они смогли сформировать лёгкое,

that would have been able to breathe

чтобы дышать в гипоксической,

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

или с низким уровнем кислорода, атмосфере триасового периода.

This rigid skeletal setup in dinosaurs would have given them

Жёсткий скелет у динозавров дал им значительное адаптивное преимущество

a significant adaptive advantage over other animals, particularly mammals,

над другими животными, особенно над млекопитающими,

whose flexible lung couldn't have adapted

чьё подвижное лёгкое не смогло адаптироваться

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

в гипоксической, с низким уровнем кислорода атмосфере триасового периода.

This anatomy may have been the secret weapon of dinosaurs

Эта анатомия могла быть секретным оружием динозавров,

that gave them that advantage over other animals.

давшим им преимущество над другими животными.

And this gives us an excellent launchpad

А нам она даёт прекрасную стартовую площадку

to start testing the hypotheses of dinosaurian diversification.

для начала проверки гипотез о появлении такого разнообразия динозавров.

This is the story of the dinosaurs' beginning,

Это история о начале эры динозавров,

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

и это только начало истории о наших изысканиях в этой области.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)