Fantastiskt bevarade lungor från 120 miljoner år sedan bedövningsforskare som studerar Early Bird

ALBUQUERQUE, N.M. - Forntida organ fossiliseras sällan, så paleontologer blev bedövade för att hitta de otroligt välbevarade resterna av en lunga som tillhörde fågeln från dinosaurieåldern.

Ursprungligen var forskare glada att beskriva exemplet av Archaeorhynchus spatel, en fågel som levde för ungefär 120 miljoner år sedan, eftersom dess fossil hade utsökt bevarade fjädrar, inklusive en unik pintail som inte ses i någon annan krita fågel, men är vanligt hos fåglar idag.

En närmare inspektion avslöjade emellertid att fågelns lungor också hade fossiliserats, vilket innebär att paleontologerna hade upptäckt den äldsta "informativa" fossiliserade lungan på posten (mer om det senare) och den äldsta fossiliserade lungan som någonsin sett i en fågelfossil, säger studie co -ledande forskare Jingmai O'Connor, professor vid Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology vid Chinese Academy of Sciences. [Tiny Dino: Rekonstruktion av Microraptors svarta fjädrar]

Själva fossilet kommer från den tidiga krettsamma Jehol Lagerstätte-formationen i nordöstra Kina, men O'Connor och hennes kollegor hittade den på Shandong Tianyu naturmuseum, i Pingyi, där en ivrig fossilsamlare husar de tusentals fågelfossiler som han har köpt över årtionden.

Detta är den femte som beskrivs A. spatel exemplar - en tandlös fågelstorlek - men den är överlägset bäst bevarade, sa O'Connor. Det är särskilt på grund av det fläckiga, vita materialet i bröstkaviteten som verkar vara en fossiliserad lunga.

Resultatet visar att lungstrukturerna i tidiga fåglar liknar lungorna hos moderna fåglar, säger forskarna. Detta innebär att A. spatel hade troligen ensriktat luftflöde i lungorna - luften som flödade in var till stor del färsk och full av syre, till skillnad från luften i däggdjurens lungor, som är blandad med både ny och tidigare andad luft, vilket betyder att den har ett lägre syreinnehåll.

"Fåglarnas lungor skiljer sig mycket från våra lungor och [hade] mycket mer komplexa strukturer," berättade P. Martin Sander, en paleontolog vid universitetet i Bonn i Tyskland som inte var inblandad i forskningen i ett e-postmeddelande. "De är på samma sätt som ett påsrör, med ett lufthanteringssystem (luftsäckarna) separerade från gasväxlaren (lungan) som bevaras här."

Levande krokodilier har också lungor med enkelriktat luftflöde, och paleontologer ansåg det vara förfäder i tidiga fjädrade dinosaurier. Men bevis för en sådan lungstruktur i en tidig fågel har varit svårfångade fram till nu.

Djupdykning

För att få en bättre titt på de antagna lungresterna, "gick vi och tog ut några prover, satte dem i SEM [skanningselektronmikroskop] och - bom - lungvävnad," berättade O'Connor. Eftersom O'Connor specialiserat sig på skelett (inte organ) anatomi, ropade hon i John Maina, professor i zoologi vid University of Johannesburg i Sydafrika, som är en expert på levande fågels lungor..

"Jag var, 'Titta, tror du att det här är lungvävnad? Om du tror att det är så kan ingen av oss gräva-i-smuts-paleontologer argumentera med dig," sa O'Connor. Mainas bidrag var så kritiskt att han blev medforskare i studien.

En analys av vävnaden visade att den innehöll strukturer som liknar blodkapillärer, som absorberar syre för att hjälpa till att driva den mycket energiska flykten av fåglar. "Aviärflyg är den mest fysiskt krävande rörelseformen, så du behöver mycket syre för det," sade O'Connor. [Foton: Dinosaur-Era Bird Sported Ribbon-Like Feathers]

Det är möjligt att denna unika struktur var unik för Ornithuromorpha, en clade (grupp) av forntida fåglar som överlevde massutrotningen för cirka 66 miljoner år sedan och inkluderar dagens levande fåglar. "Kanske denna specialisering fanns bara i den clade och var en av de många faktorer som tillät [deras] överlevnad," sa O'Connor.

Dessutom verkar det som om den fossiliserade lungan var inbäddad i fågelns revben, precis som fågellungorna är idag. Till skillnad från mänskliga lungor, som expanderar med varje andetag, är fågellungorna styva, så att de lätt kan andas in och andas ut samtidigt, sa O'Connor.

Vävnaden verkar inte vara kvar mageinnehåll, eftersom de vanligtvis bevarar som svart, kolsyrade organiska ämnen, konstaterade hon. Dessutom är den konserverade vävnaden parad, precis som en modern lunga. Det finns inga andra parade organ som det kan vara, och det är troligt inte levern (som är lobad) eftersom det organet har ett högt järninnehåll och vanligtvis bevaras som rött, sade O'Connor.

Men detta prov är inte den äldsta lungan på posten. Den ära går till Spinolestes, ett tidigt kritat däggdjur som har fossiliserade lungor ungefär 5 miljoner år äldre än den nyligen analyserade fågeln. Men dessa lungfossiler bevarade inte någon mikrostruktur och ger inte mycket information om Spinolestes, annat än att det troligen hade ett muskulärt membran. Så O'Connor ringer till A. spatel fossil "den första informativa lungan kvar", eftersom de belyser fågelutvecklingen.

Lungfynden är "coola grejer", eftersom det visar "hur en tidig fågelns lunga såg ut", sade Sander. Men eftersom det är så sällsynt att se ett fossiliserat organ, krävs mer arbete för att verifiera att detta är en lunga, sade han.

"Vi bör tillämpa olika andra analytiska tekniker för att bekräfta att området i fossilen verkligen är lunga," sade han. "Men jag skulle inte bli förvånad om lungan kan fossilera på grund av dess höga järnhalt eftersom lungan är rik på blod."

Forskningen presenterades här vid det 78: e årliga mötet för Society of Vertebrate Paleontology igår (18 oktober). Det kommer att publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences på måndag (22 oktober).

Ursprungligen publicerad den .