Utsøkt bevarte lunger fra 120 millioner år siden stun-forskere som studerer tidlig fugl

ALBUQUERQUE, N.M. - Gamle organer fossiler sjelden, så paleontologer ble lamslått for å finne de utrolig godt bevarte restene av en lunge som tilhørte fugl fra dinosauralderen.

Opprinnelig var forskere glade for å beskrive eksemplet på Archaeorhynchus spatel, en fugl som levde for rundt 120 millioner år siden, fordi dens fossil hadde utsøkt bevart fjær, inkludert en unik pintail som ikke sees i noen andre krittfugl, men er vanlig hos fugler i dag.

En nærmere inspeksjon avdekket imidlertid at fuglens lunger også hadde fossilisert, noe som betyr at paleontologene hadde oppdaget den eldste "informative" fossiliserte lungen på oversikt (mer om det senere) og den eldste fossiliserte lungen som noen gang er sett i en fuglefossil, sier studie co -ledende forsker Jingmai O'Connor, professor ved Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology ved Chinese Academy of Sciences. [Tiny Dino: Reconstructing Microraptors Black Feathers]

Fossilet i seg selv er fra den tidlige Cretaceous Jehol Lagerstätte-formasjonen i det nordøstlige Kina, men O'Connor og hennes kolleger fant det på Shandong Tianyu Museum of Nature, i Pingyi, der en ivrig fossilsamler rommer de tusenvis av fuglefossiler han har kjøpt over tiår.

Dette er den femte beskrevet A. spatel eksemplar - en tannløs fugl av duestørrelse - men den er den best bevarte, sa O'Connor. Det er spesielt på grunn av det flekkete, hvite materialet i brysthulen som ser ut til å være en fossilisert lunge.

Funnet avslører at lungestrukturene hos tidlige fugler ligner lungene til moderne fugler, sa forskerne. Dette betyr at A. spatel hadde sannsynligvis ensrettet luftstrøm i lungene - luften som strømmet inn var stort sett frisk og full av oksygen, i motsetning til luften i pattedyrens lunger, som er blandet med både ny og tidligere pustet luft, noe som betyr at den har et lavere oksygeninnhold.

"Lunger av fugler er veldig forskjellige fra lungene våre og [hadde] mye mer sammensatte strukturer," fortalte P. Martin Sander, en paleontolog ved University of Bonn i Tyskland som ikke var involvert i forskningen, i en e-post. "De er på samme måte som et poserør, med et luftstyringssystem (luftsekkene) atskilt fra gassveksleren (selve lungen) som er bevart her."

Levende krokodiller har også lunger med ensrettet luftstrøm, og paleontologer anså det for å være forfedre i tidlige fjærede dinosaurer. Men bevis for en slik lungestruktur hos en tidlig fugl har vært unnvikende, til nå.

Dypdykk

For å få et bedre blikk på de antatte lungerestene, "gikk vi og hentet ut noen prøver, satte dem i SEM [skanningselektronmikroskop] og - bom - lungevev," fortalte O'Connor. Fordi O'Connor spesialiserer seg på skjelett (ikke organ) anatomi, tauet hun i John Maina, professor i zoologi ved University of Johannesburg i Sør-Afrika, som er en ekspert på lungene til levende fugler..

"Jeg var som:" Se, tror du at dette er lungevev? Hvis du tror det er det, så kan ingen av oss grave i smuss-paleontologene krangle med deg, "sa O'Connor. Mainas bidrag var så kritisk at han ble medforsker på studien.

En analyse av vevet viste at det inneholdt strukturer som ligner blodkapillærer, som absorberer oksygen for å bidra til å styrke den svært energiske flukten av fugler. "Avian flight er den mest fysisk krevende bevegelsesformen, så du trenger mye oksygen for det," sa O'Connor. [Bilder: Dinosaur-Era Bird Sported Ribbon-Like Feathers]

Det er mulig at denne unike strukturen var unik for Ornithuromorpha, en klede (gruppe) av gamle fugler som overlevde masseutryddelsen for rundt 66 millioner år siden og inkluderer dagens levende fugler. "Kanskje denne spesialiseringen bare var i den kleden og var en av de mange faktorene som tillot [deres] overlevelse," sa O'Connor.

Dessuten ser det ut til at den fossiliserte lungen var innebygd i fuglens ribbein, akkurat som fuglelungene er i dag. I motsetning til menneskelige lunger, som utvider seg med hvert pust, er fuglelungene stive, slik at de lett kan inhaleres og puster ut på samme tid, sa O'Connor.

Vevet ser ikke ut til å være igjen mageinnhold, da de vanligvis bevarer som svart, karbonisert organisk materiale, bemerket hun. Dessuten er det konserverte vevet parret, akkurat som en moderne lunge. Det er ingen andre sammenkoblede organer som det kan være, og det er sannsynligvis ikke leveren (som er lobet) fordi det organet har et høyt jerninnhold og vanligvis bevares som rødt, sa O'Connor.

Imidlertid er dette eksemplet ikke den eldste lungen på posten. Den æren går til Spinolestes, et tidlig krittpattedyr som har fossiliserte lunger omtrent 5 millioner år eldre enn den nylig analyserte fuglen. Men disse lungefossilene bevarte ikke noen mikrostruktur og gir ikke mye informasjon om Spinolestes, annet enn at det sannsynligvis hadde en muskulær membran. Så O'Connor ringer A. spatel fossil "den første informative lungen forblir", fordi de kaster lys over evolusjonen av fugler.

Lungefunnene er "kule ting", fordi det viser "hvordan lungen til en tidlig fugl så ut," sa Sander. Men fordi det er så sjeldent å se et fossilert organ, er det nødvendig med mer arbeid for å bekrefte at dette er en lunge, sa han.

"Vi bør bruke forskjellige andre analytiske teknikker for å bekrefte at området i fossilet virkelig er lunge," sa han. "Men jeg vil ikke bli overrasket om lunge kan fossile på grunn av det høye jerninnholdet fordi lungen er rik på blod."

Forskningen ble presentert her på det 78. årlige Society of Vertebrate Paleontology-møtet i går (18. oktober). Det vil bli publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences mandag (22. oktober).

Opprinnelig publisert på .