Voortreffelijk bewaarde longen van 120 miljoen jaar geleden Verdoof wetenschappers die vroege vogels bestuderen

ALBUQUERQUE, N.M. - Oude organen fossiliseren zelden, dus paleontologen waren stomverbaasd toen ze de ongelooflijk goed bewaarde overblijfselen vonden van een long die toebehoorde aan vogels uit het dinosaurustijdperk.

Aanvankelijk waren wetenschappers opgewonden om het exemplaar van te beschrijven Archaeorhynchus spathula, een vogel die ongeveer 120 miljoen jaar geleden leefde, omdat zijn fossiel voortreffelijk bewaarde veren had, waaronder een unieke pijlstaart die in geen enkele andere Krijtvogel wordt gezien, maar tegenwoordig veel voorkomt bij vogels.

Een nadere inspectie onthulde echter dat de longen van de vogel ook waren versteend, wat betekent dat de paleontologen de oudste 'informatieve' versteende long hadden ontdekt (daarover later meer) en de oudste versteende long die ooit in een vogelfossiel was gezien. - hoofdonderzoeker Jingmai O'Connor, een professor bij het Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology aan de Chinese Academy of Sciences. [Tiny Dino: Reconstructing Microraptor's Black Feathers]

Het fossiel zelf komt uit de vroege Krijt-Jehol Lagerstätte-formatie in het noordoosten van China, maar O'Connor en haar collega's vonden het in het Shandong Tianyu Natuurmuseum in Pingyi, waar een fervent fossielenverzamelaar de duizenden vogelfossielen herbergt die hij in de loop van de tijd heeft gekocht. tientallen jaren.

Dit is de vijfde beschreven A. spathula exemplaar - een tandeloze vogel ter grootte van een duif - maar het is verreweg het best bewaard gebleven, zei O'Connor. Dat komt vooral door het gespikkelde, witte materiaal in de borstholte dat een versteende long lijkt te zijn.

De bevinding onthult dat de longstructuren bij vroege vogels vergelijkbaar zijn met de longen van moderne vogels, aldus de onderzoekers. Dit betekent dat A. spathula had waarschijnlijk een unidirectionele luchtstroom in zijn longen - de lucht die naar binnen stroomde was grotendeels vers en vol zuurstof, in tegenstelling tot de lucht in de longen van zoogdieren, die wordt gemengd met zowel nieuwe als eerder ingeademde lucht, wat betekent dat het een lager zuurstofgehalte heeft.

"Longen van vogels zijn heel anders dan onze longen en [hadden] veel complexere structuren", vertelde P. Martin Sander, een paleontoloog aan de Universiteit van Bonn in Duitsland die niet bij het onderzoek betrokken was, in een e-mail. "Ze zijn een soort zakpijp, met een luchtbeheersysteem (de luchtzakken) gescheiden van de gaswisselaar (de eigenlijke long) die hier wordt bewaard."

Levende krokodillen hebben ook longen met een unidirectionele luchtstroom, en paleontologen beschouwden het als voorouderlijk bij vroege gevederde dinosauriërs. Maar bewijs voor een dergelijke longstructuur bij een vroege vogel is tot nu toe ongrijpbaar.

Diepe duik

Om de vermeende longresten beter te kunnen bekijken, "gingen we wat monsters extraheren, stopten ze in de SEM [scanning elektronenmicroscoop] en - boem - longweefsel", vertelde O'Connor. Omdat O'Connor gespecialiseerd is in skeletanatomie (geen orgaan), raakte ze John Maina, een professor in zoölogie aan de Universiteit van Johannesburg in Zuid-Afrika, een expert op het gebied van de longen van levende vogels..

"Ik had zoiets van: 'Kijk, denk je dat dit longweefsel is? Als je denkt dat het dat is, dan kan niemand van ons graven-in-de-vuil paleontologen met je in discussie gaan', '' zei O'Connor. Maina's bijdrage was zo kritisch, dat hij mede-onderzoeker van de studie werd.

Een analyse van het weefsel toonde aan dat het structuren bevatte die lijken op bloedcapillairen, die zuurstof absorberen om de zeer energetische vlucht van vogels te ondersteunen. "Vliegen met vogels is de fysiek meest veeleisende vorm van voortbeweging, dus je hebt er veel zuurstof voor nodig", zei O'Connor. [Foto's: vogel uit het dinosaurustijdperk met lintachtige veren]

Het is mogelijk dat deze unieke structuur uniek was voor Ornithuromorpha, een clade (groep) oude vogels die ongeveer 66 miljoen jaar geleden de massale uitsterving overleefden en de levende vogels van vandaag omvat. "Misschien zat deze specialisatie alleen in die categorie en was het een van de vele factoren die [hun] overleving mogelijk maakten", zei O'Connor.

Bovendien lijkt het erop dat de versteende long in de ribben van de vogel was ingebed, net zoals de longen van vogels dat tegenwoordig zijn. In tegenstelling tot menselijke longen, die bij elke ademhaling uitzetten, zijn de longen van vogels stijf, zodat ze gemakkelijk tegelijkertijd kunnen in- en uitademen, zei O'Connor..

Het weefsel lijkt geen overgebleven maaginhoud te zijn, omdat die meestal wordt bewaard als zwarte, verkoolde organische stof, merkte ze op. Bovendien is het bewaarde weefsel gepaard, net als een moderne long. Er zijn geen andere gepaarde organen die het zouden kunnen zijn, en het is waarschijnlijk niet de lever (die gelobd is) omdat dat orgaan een hoog ijzergehalte heeft en meestal als rood wordt bewaard, zei O'Connor.

Dit exemplaar is echter niet de oudste long die ooit is geregistreerd. Die eer gaat naar Spinolestes, een vroeg krijt zoogdier met versteende longen die ongeveer 5 miljoen jaar ouder zijn dan de nieuw geanalyseerde vogel. Maar die longfossielen hebben geen enkele microstructuur behouden en geven er niet veel informatie over Spinolestes, behalve dat het waarschijnlijk een gespierd diafragma had. Dus O'Connor belt de A. spathula fossiel "de eerste informatieve long blijft", omdat ze licht werpen op de evolutie van vogels.

De bevindingen van de longen zijn "cool stuff", omdat het laat zien "hoe de long van een vroege vogel eruit zag", zei Sander. Omdat het echter zo zeldzaam is om een ​​versteend orgaan te zien, is er meer werk nodig om te verifiëren dat dit een long is, zei hij..

"We moeten verschillende andere analytische technieken toepassen om te bevestigen dat het gebied in het fossiel echt long is", zei hij. "Maar het zou me niet verbazen als de long kan fossiliseren vanwege het hoge ijzergehalte, omdat de long rijk is aan bloed."

Het onderzoek werd hier gisteren (18 oktober) gepresenteerd op de 78e jaarlijkse bijeenkomst van de Society of Vertebrate Paleontology. Het wordt maandag (22 oktober) gepubliceerd in het tijdschrift The Proceedings of the National Academy of Sciences.

Oorspronkelijk gepubliceerd op .