Exquisit erhaltene Lungen vor 120 Millionen Jahren betäuben Wissenschaftler, die Frühaufsteher studieren

ALBUQUERQUE, N. M. - Alte Organe versteinern selten, so dass Paläontologen verblüfft waren, die unglaublich gut erhaltenen Überreste einer Lunge zu finden, die einem Vogel aus der Dinosaurierzeit gehörte.

Zunächst waren die Wissenschaftler begeistert, das Exemplar von zu beschreiben Archaeorhynchus spathula, Ein Vogel, der vor etwa 120 Millionen Jahren lebte, weil sein Fossil exquisit erhaltene Federn hatte, darunter einen einzigartigen Spießente, der bei keinem anderen Kreidevogel zu sehen ist, aber heutzutage bei Vögeln häufig vorkommt.

Eine genauere Untersuchung ergab jedoch, dass auch die Lungen des Vogels versteinert waren, was bedeutete, dass die Paläontologen die älteste "informative" versteinerte Lunge (mehr dazu später) und die älteste versteinerte Lunge entdeckt hatten, die jemals in einem Vogelfossil gesehen wurde, so die Studie co - führender Forscher Jingmai O'Connor, Professor am Institut für Paläontologie und Paläoanthropologie von Wirbeltieren an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. [Tiny Dino: Rekonstruktion der schwarzen Federn von Microraptor]

Das Fossil selbst stammt aus der frühen Kreidezeit der Jehol Lagerstätte im Nordosten Chinas, aber O'Connor und ihre Kollegen fanden es im Shandong Tianyu Naturmuseum in Pingyi, wo ein begeisterter Fossiliensammler die Tausenden von Vogelfossilien beherbergt, die er über dem gekauft hat Jahrzehnte.

Dies ist der fünfte beschriebene A. spathula Exemplar - ein zahnloser, taubengroßer Vogel - aber es ist bei weitem das am besten erhaltene, sagte O'Connor. Dies liegt insbesondere an dem gesprenkelten, weißen Material in der Brusthöhle, das wie eine versteinerte Lunge aussieht.

Der Befund zeigt, dass die Lungenstrukturen bei Frühaufstehern den Lungen moderner Vögel ähnlich sind, sagten die Forscher. Dies bedeutet, dass A. spathula hatte wahrscheinlich einen unidirektionalen Luftstrom in der Lunge - die Luft, die einströmte, war größtenteils frisch und voller Sauerstoff, im Gegensatz zu der Luft in der Lunge von Säugetieren, die sowohl mit neuer als auch mit zuvor eingeatmeter Luft gemischt ist, was bedeutet, dass sie einen niedrigeren Sauerstoffgehalt hat.

"Die Lungen von Vögeln unterscheiden sich sehr von unseren Lungen und hatten viel komplexere Strukturen", sagte P. Martin Sander, Paläontologe an der Universität Bonn in Deutschland, der nicht an der Forschung beteiligt war, in einer E-Mail. "Sie sind wie ein Sackrohr, mit einem Luftmanagementsystem (den Luftsäcken), das vom Gasaustauscher (der eigentlichen Lunge) getrennt ist, der hier aufbewahrt wird."

Lebende Krokodile haben auch Lungen mit unidirektionalem Luftstrom, und Paläontologen betrachteten sie als Vorfahren bei frühen gefiederten Dinosauriern. Bisher gab es jedoch nur schwer Hinweise auf eine solche Lungenstruktur bei einem Frühaufsteher.

Tieftauchgang

Um die vermeintlichen Lungenreste besser sehen zu können, "haben wir einige Proben entnommen, sie in das REM [Rasterelektronenmikroskop] und - Boom - Lungengewebe - gelegt", sagte O'Connor. Da O'Connor auf die Anatomie des Skeletts (nicht des Organs) spezialisiert ist, hat sie John Maina, einen Professor für Zoologie an der Universität von Johannesburg in Südafrika, engagiert, der Experte für die Lunge lebender Vögel ist.

"Ich dachte: 'Sieh mal, denkst du, das ist Lungengewebe? Wenn du denkst, dass es so ist, dann kann keiner von uns Paläontologen, die in den Dreck graben, mit dir streiten'", sagte O'Connor. Mainas Beitrag war so kritisch, dass er Co-Forscher der Studie wurde.

Eine Analyse des Gewebes ergab, dass es Strukturen enthielt, die Blutkapillaren ähneln und Sauerstoff absorbieren, um den hochenergetischen Flug der Vögel anzutreiben. "Der Vogelflug ist die körperlich anspruchsvollste Form der Fortbewegung, daher braucht man viel Sauerstoff dafür", sagte O'Connor. [Fotos: Dinosaurier-Ära Vogel Sported Band-ähnliche Federn]

Es ist möglich, dass diese einzigartige Struktur einzigartig für Ornithuromorpha war, eine Gruppe alter Vögel, die vor etwa 66 Millionen Jahren das Massensterben überlebte und die heutigen lebenden Vögel umfasst. "Vielleicht war diese Spezialisierung nur in dieser Gruppe und war einer der vielen Faktoren, die [ihr] Überleben ermöglichten", sagte O'Connor.

Darüber hinaus scheint die versteinerte Lunge in die Rippen des Vogels eingebettet zu sein, so wie es die Vogellungen heute sind. Im Gegensatz zu menschlichen Lungen, die sich mit jedem Atemzug ausdehnen, sind Vogellungen starr, so dass sie leicht gleichzeitig ein- und ausatmen können, sagte O'Connor.

Das Gewebe scheint kein übrig gebliebener Mageninhalt zu sein, da diese normalerweise als schwarze, kohlensäurehaltige organische Substanz erhalten bleiben, bemerkte sie. Darüber hinaus ist das konservierte Gewebe wie eine moderne Lunge gepaart. Es gibt keine anderen gepaarten Organe, die es sein könnten, und es ist wahrscheinlich nicht die Leber (die gelappt ist), weil dieses Organ einen hohen Eisengehalt hat und normalerweise als rot konserviert, sagte O'Connor.

Dieses Exemplar ist jedoch nicht die älteste Lunge, die jemals registriert wurde. Diese Ehre geht an Spinolestes, Ein frühes Kreidesäugetier, dessen Lunge etwa 5 Millionen Jahre älter ist als der neu analysierte Vogel. Aber diese Lungenfossilien haben keine Mikrostruktur bewahrt und liefern nicht viele Informationen darüber Spinolestes, ansonsten hatte es wahrscheinlich ein muskulöses Zwerchfell. Also ruft O'Connor die an A. spathula fossil "die erste informative Lunge bleibt", weil sie Licht auf die Vogelentwicklung werfen.

Die Lungenbefunde sind "cooles Zeug", weil sie zeigen, "wie die Lunge eines frühen Vogels aussah", sagte Sander. Da es jedoch so selten ist, ein versteinertes Organ zu sehen, ist mehr Arbeit erforderlich, um zu überprüfen, ob es sich um eine Lunge handelt, sagte er.

"Wir sollten verschiedene andere Analysetechniken anwenden, um zu bestätigen, dass der Bereich im Fossil wirklich Lunge ist", sagte er. "Aber ich wäre nicht überrascht, wenn die Lunge aufgrund ihres hohen Eisengehalts versteinern kann, weil die Lunge reich an Blut ist."

Die Forschung wurde hier auf dem 78. Jahrestreffen der Society of Vertebrate Paleontology gestern (18. Oktober) vorgestellt. Es wird am Montag (22. Oktober) in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht..

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