Emma Schachner
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Todos hemos oído hablar sobre cómo murieron los dinosaurios. La historia que voy a contarles sucedió alrededor de 200 millones de años antes de la extinción de los dinosaurios. Esta historia comienza al principio de todo, con el origen de los dinosaurios. Uno de los grandes misterios de la biología evolutiva es por qué los dinosaurios fueron tan gloriosos. ¿Qué les condujo a su dominancia global durante tantos años? Cuando la gente piensa por qué los dinosaurios fueron tan increíbles, normalmente piensa en los dinosaurios más grandes o más pequeños, o sobre quién era más rápido, o quién tenía más plumas, la armadura más ridícula, puntas o dientes. Pero quizás la respuesta tenga que ver con su anatomía interna; un arma secreta, por llamarlo de alguna forma. Mis compañeros y yo creemos que fueron sus pulmones.

Soy paleontóloga y anatomista comparativa y estoy centrada en entender cómo el pulmón especial de los dinosaurios les ayudó a dominar el planeta. Vamos a viajar atrás en el tiempo hasta hace unos 200 millones de años, al periodo Triásico. El entorno era extremadamente áspero, no había plantas florales, lo que quiere decir que no había césped. Imaginen un paisaje repleto de pinos y helechos. Al mismo tiempo, había pequeños lagartos, mamíferos, insectos, y había reptiles carnívoros y herbívoros, todos compitiendo por los mismos recursos.

Esencial en esta historia es que el nivel de oxígeno se ha estimado que era tan bajo que alcanzaba 15 %, comparado con el 21 % actual. Así que era esencial para los dinosaurios poder respirar en este entorno bajo de oxígeno; no solo para sobrevivir, sino para prosperar y diversificarse.

Y ¿cómo sabemos cómo eran los pulmones de los dinosaurios cuando todo lo que nos queda de ellos son, sobre todo, sus esqueletos fosilizados? El método que empleamos se denomina "horquillado filogenético conservado". Es una forma elegante de decir que estudiamos la anatomía — en este caso específico, los pulmones y el esqueleto — de los descendientes actuales de los dinosaurios según su árbol filogenético. Por lo que observaremos la anatomía de los pájaros, que son descendientes directos de los dinosaurios, y observaremos la anatomía de los cocodrilos, sus parientes vivos más cercanos, y luego observaremos la anatomía de lagartos y tortugas, a los que podemos considerar sus primos. Y después aplicamos estos datos analíticos a los registros fósiles y los usamos para reconstruir los pulmones de los dinosaurios. Y en este caso específico, el esqueleto de los dinosaurios se parece sobre todo al de los pájaros modernos.

Como los dinosaurios competían con los primeros mamíferos durante este periodo, es importante comprender la plantilla básica del pulmón de mamíferos. Además, para darles información general sobre los pulmones, usaremos a mi perra, Mila de Troya, la cara que ganó mil obsequios, como nuestro modelo.

(Risas)

Esta historia tiene lugar dentro de una cavidad torácica. Quiero que visualicen la caja torácica de un perro. Piensen sobre cómo la columna vertebral es completamente paralela al suelo. Así es como será la columna vertebral de todos los animales de los que hablaremos, ya caminen sobre dos patas o cuatro patas.

Ahora quiero que se introduzcan en la caja torácica imaginaria y miren arriba. Esta es nuestra cubierta torácica. Aquí es donde la superficie superior de los pulmones entra en contacto directo con las costillas y vértebras. En esta interfaz tiene lugar nuestra historia. Ahora quiero que visualicen los pulmones de un perro. Desde fuera, parecen una gran bolsa hinchable donde todas sus partes se expanden durante la inhalación y se contraen durante la espiración. Dentro de la bolsa hay una serie de tubos ramificados que se denominan árbol bronquial. Estos tubos llevan el oxígeno inhalado hasta los alvéolos. Cruzará una fina membrana hacia el torrente sanguíneo por difusión.

Ahora, esta parte es esencial. El pulmón mamífero es completamente móvil. Lo que quiere decir que se moverá durante el proceso respiratorio, por lo que esa membrana, la barrera entre sangre y aire, no podrá ser muy fina, o se romperá. Recuerden a la barrera entre sangre y aire, porque volveremos a ella.

¿Siguen conmigo? Vamos a empezar a hablar de pájaros y es una locura; agárrense a sus asientos. (Risas) Los pájaros son completamente diferentes a los mamíferos. Y usaremos a los pájaros como modelo para reconstruir los pulmones de los dinosaurios.

En el pájaro, el aire pasa a través del pulmón, pero el pulmón ni se expande ni se contrae. El pulmón es inmóvil, tiene la textura de una esponja densa, es inflexible y está fijado en su parte superior y laterales por la caja torácica y en su parte inferior por una membrana horizontal. Es ventilado unidireccionalmente por una serie de estructuras flexibles similares a una bolsa que se ramifican a partir del árbol bronquial hasta más allá del propio pulmón y se llaman sacos aéreos.

Esta instalación extremadamente delicada está fijada en su sitio por una serie de costillas bifurcadas sobre toda la cubierta torácica. En muchas especies de pájaros surgen extensiones del pulmón y los sacos aéreos; invaden los tejidos esqueléticos — normalmente las vértebras, a veces las costillas — y fijan el sistema respiratorio en su sitio. Esto se llama "neumaticidad vertebral". Las costillas bifurcadas y la neumaticidad vertebral son dos pistas que podemos buscar en los registros fósiles, porque estas dos características esqueléticas indicarían que zonas del sistema respiratorio de los dinosaurios estarían inmovilizadas.

El anclaje del sistema respiratorio facilitó la evolución de una barrera fina entre sangre y aire, esa fina membrana a través de la que el oxígeno difunde hacia la sangre. La inmovilización permite esto porque esa fina barrera es muy débil y podría romperse si estuviese siendo ventilada activamente como en un pulmón de mamífero.

¿Por qué nos preocupamos por esto? ¿Por qué nos importa? El oxígeno difunde más fácilmente a través de membranas finas, por lo que la fina membrana mejorará la respiración ante condiciones de bajo oxígeno... condiciones de bajo nivel de oxígeno como las del periodo Triásico. Así que si los dinosaurios tenían este tipo de pulmón, estaban mejor equipados para respirar que otros animales, incluyendo mamíferos.

¿Recuerdan el método del horquillado filogenético conservado donde tomamos estudios sobre la anatomía de animales modernos y los aplicamos a registros fósiles? Bien, la primera pista era las costillas ramificadas de los pájaros modernos. Bien, podemos encontrarlas en la mayoría de dinosaurios. Lo que quiere decir que la parte superior de los pulmones de los dinosaurios estaría anclada en ellas, tal y como en pájaros modernos.

La segunda pista es la neumaticidad vertebral. La hemos observado en dinosaurios saurópodos y en terópodos, que es el grupo que incluye a los dinosaurios depredadores y da origen a los pájaros modernos. Y aunque no encontremos evidencia de tejido pulmonar fosilizado en dinosaurios, la neumaticidad vertebral nos proporciona evidencia sobre qué hacía el pulmón durante la vida de estos animales. El tejido pulmonar o de los sacos aéreos invadió las vértebras, vaciándolas por dentro como en un pájaro moderno, y anclando regiones del sistema respiratorio, inmovilizándolas. Las costillas ramificadas junto a la neumaticidad vertebral crearon una rígida estructura inmovilizada que ancló al sistema respiratorio en un lugar que permitió la evolución de esa tan fina, tan delicada barrera entre aire y sangre que vemos actualmente en pájaros modernos.

Evidencia de este firme pulmón en los dinosaurios nos indica que tuvieron la capacidad de desarrollar un pulmón capaz de respirar bajo la atmósfera hipóxica, con bajo nivel de oxígeno, del periodo Triásico. El esqueleto rígido de los dinosaurios les proporcionaría una ventaja adaptativa significativa sobre otros animales, principalmente mamíferos, cuyos pulmones flexibles no podrían haberse adaptado a la atmósfera hipóxica, con bajo nivel de oxígeno, del Triásico. Esta anatomía podría haber sido el arma secreta de los dinosaurios que les dio ventaja sobre otros animales. Y esto nos da una excelente pista de lanzamiento donde empezar a probar hipótesis sobre la diversificación de los dinosaurios.

Esta es la historia del inicio de los dinosaurios, y esto es solo el principio de la historia de nuestra investigación en este ámbito.

Gracias.

(Aplausos)