Polmoni squisitamente preservati da 120 milioni di anni fa, stordiscono gli scienziati che studiano in anticipo

ALBUQUERQUE, NM - Gli organi antichi raramente si fossilizzano, quindi i paleontologi rimasero sbalorditi nel trovare i resti incredibilmente ben conservati di un polmone che apparteneva a un uccello dell'era dei dinosauri.

Inizialmente, gli scienziati erano entusiasti di descrivere l'esemplare di Archaeorhynchus spathula, un uccello che visse circa 120 milioni di anni fa, perché il suo fossile aveva piume squisitamente conservate, tra cui un codone unico che non si vede in nessun altro uccello del Cretaceo, ma è comune negli uccelli al giorno d'oggi.

Un'ispezione più attenta, tuttavia, ha rivelato che anche i polmoni dell'uccello si erano fossilizzati, il che significa che i paleontologi avevano scoperto il più antico polmone fossilizzato "informativo" mai registrato (ne parleremo più avanti) e il più antico polmone fossilizzato mai visto in un fossile di uccello, ha detto lo studio co -reader ricercatore Jingmai O'Connor, professore presso l'Istituto di Paleontologia dei Vertebrati e Paleoantropologia presso l'Accademia Cinese delle Scienze. [Tiny Dino: Reconstructing Microraptor's Black Feathers]

Il fossile stesso proviene dalla formazione Jehol Lagerstätte del primo Cretaceo nel nord-est della Cina, ma O'Connor e i suoi colleghi l'hanno trovato al Museo della natura di Shandong Tianyu, a Pingyi, dove un avido collezionista di fossili ospita le migliaia di fossili di uccelli che ha acquistato nel corso del decenni.

Questa è la quinta descritta A. spathula esemplare - un uccello sdentato, delle dimensioni di un piccione - ma è di gran lunga il meglio conservato, ha detto O'Connor. Ciò è particolarmente dovuto al materiale bianco maculato nella sua cavità toracica che sembra essere un polmone fossilizzato.

La scoperta rivela che le strutture polmonari nei primi uccelli sono simili ai polmoni degli uccelli moderni, hanno detto i ricercatori. Ciò significa che A. spathula probabilmente aveva un flusso d'aria unidirezionale nei polmoni - l'aria che fluiva era in gran parte fresca e piena di ossigeno, a differenza dell'aria nei polmoni dei mammiferi, che è mescolata con aria nuova e precedentemente respirata, il che significa che ha un contenuto di ossigeno inferiore.

"I polmoni degli uccelli sono molto diversi dai nostri polmoni e [avevano] strutture molto più complesse", ha detto in una e-mail P. Martin Sander, un paleontologo dell'Università di Bonn in Germania che non era coinvolto nella ricerca. "Sono un po 'come un tubo a sacco, con un sistema di gestione dell'aria (le sacche d'aria) separato dallo scambiatore di gas (il polmone vero e proprio) che è conservato qui".

I coccodrilli viventi hanno anche polmoni con flusso d'aria unidirezionale e i paleontologi lo consideravano ancestrale nei primi dinosauri piumati. Ma le prove di una tale struttura polmonare in un early bird sono state elusive, fino ad ora.

Profonda immersione

Per vedere meglio i presunti resti polmonari, "siamo andati ad estrarre alcuni campioni, metterli nel SEM [microscopio elettronico a scansione] e - boom - nel tessuto polmonare", ha detto O'Connor. Poiché O'Connor è specializzata in anatomia scheletrica (non di organi), ha lavorato con John Maina, professore di zoologia presso l'Università di Johannesburg in Sud Africa, esperto dei polmoni degli uccelli vivi.

"Ero tipo, 'Senti, pensi che questo sia tessuto polmonare? Se pensi che lo sia, allora nessuno di noi paleontologi scavatori può discutere con te'", ha detto O'Connor. Il contributo di Maina è stato così critico che è diventato un co-ricercatore dello studio.

Un'analisi del tessuto ha mostrato che conteneva strutture che assomigliano ai capillari sanguigni, che assorbono l'ossigeno per aiutare ad alimentare il volo altamente energetico degli uccelli. "Il volo aviario è la forma di locomozione fisicamente più impegnativa, quindi hai bisogno di molto ossigeno per questo", ha detto O'Connor. [Foto: piume simili a nastri sfoggiate di uccelli dell'era dei dinosauri]

È possibile che questa struttura unica fosse unica per Ornithuromorpha, un clade (gruppo) di uccelli antichi sopravvissuti all'estinzione di massa circa 66 milioni di anni fa e che include uccelli viventi di oggi. "Forse questa specializzazione era solo in quel clade ed era uno dei tanti fattori che hanno permesso la [loro] sopravvivenza", ha detto O'Connor.

Inoltre, sembra che il polmone fossilizzato fosse incorporato nelle costole dell'uccello, proprio come lo sono oggi i polmoni degli uccelli. A differenza dei polmoni umani, che si espandono ad ogni respiro, i polmoni degli uccelli sono rigidi, quindi possono facilmente inspirare ed espirare allo stesso tempo, ha detto O'Connor.

Il tessuto non sembra essere contenuto dello stomaco avanzato, poiché quelli di solito si conservano come materia organica carbonizzata nera, ha osservato. Inoltre, il tessuto conservato è accoppiato, proprio come un polmone moderno. Non ci sono altri organi accoppiati che potrebbe essere, e probabilmente non è il fegato (che è lobato) perché quell'organo ha un alto contenuto di ferro e di solito si conserva come rosso, ha detto O'Connor.

Tuttavia, questo esemplare non è il polmone più antico mai registrato. Quell'onore va a Spinolestes, un mammifero del primo Cretaceo che ha polmoni fossilizzati circa 5 milioni di anni più vecchi del nuovo uccello analizzato. Ma quei fossili polmonari non hanno conservato alcuna microstruttura e non forniscono molte informazioni in merito Spinolestes, a parte questo, probabilmente aveva un diaframma muscolare. Quindi, O'Connor chiama il A. spathula fossili "il primo polmone informativo che rimane", perché fanno luce sull'evoluzione degli uccelli.

I risultati del polmone sono "cose ​​interessanti", perché mostrano "come appariva il polmone di un mattiniero", ha detto Sander. Tuttavia, poiché è così raro vedere un organo fossilizzato, è necessario più lavoro per verificare che si tratti di un polmone, ha detto.

"Dovremmo applicare varie altre tecniche analitiche per confermare che l'area nel fossile è davvero un polmone", ha detto. "Ma non sarei sorpreso se il polmone potesse fossilizzarsi a causa del suo alto contenuto di ferro perché il polmone è ricco di sangue".

La ricerca è stata presentata ieri al 78 ° meeting annuale della Society of Vertebrate Paleontology (18 ottobre). Sarà pubblicato sulla rivista The Proceedings of the National Academy of Sciences lunedì (22 ottobre).

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