生物科学门户网站
BIO1000.COM

首先 科学家们发现古代鸟类化石中的肺部可能是什么

Archaeorhynchus spathula

MAIN SLABArchaeorhynchus spathula是一种生活在1.2亿年前的喙羽毛鸟。一项新的化石发现表明它的呼吸系统类似于现代鸟类。

ALBUQUERQUE- 与古老鸟类一起保存的化石肺可能为早期鸟类呼吸的研究注入新的活力。如果确认为肺部,该发现标志着研究人员第一次发现鸟类化石中的呼吸器官。

科学家此前曾描述过四种Archaeorhynchus spathula化石,这种早期的喙和羽毛鸟生活在大约1.2亿年前。但研究人员说,与那些发现不同的是,新描述的第五个标本含有明显的羽毛痕迹,甚至更令人吃惊的是,它们可能是一对肺的残余物。

脊椎动物古生物学家Jingmai O'Connor及其同事于10月18日在脊椎动物古生物学会年会上报告了这一发现。结果也于10月22日在线发表在“美国国家科学院院刊”上。

关于鹅口疮的大小,Archaeorhynchus是最早的ornithuromorphs,导致现代鸟类的血统。它可能是一种草食动物,因为所有已知的生物化石都含有保存的胃石,或者是一些动物在腹部用来帮助研磨食物的g石。新化石在中国东北部发现,是热河生物群的一部分。丰富的保存完好的化石可以追溯到1.33亿至1.2亿年前,包括许多羽毛恐龙和鸟类。

软组织很难在压力,热量和化石化学转化中存活。但科学家们越来越多地报道发现化石羽毛,皮肤甚至是大脑中的一些大脑(SN:4/1/17,第32页;SN:11/26/16,第9页)。化石的肺部也不是闻所未闻的:已经观察到石化器官被保存了一个1.25亿年的哺乳动物化石(SN Online:10/21/15)和一个3500万年前的蝾螈化石。

“但我们认为这是第一个具有解剖学信息的肺组织保存,”北京脊椎动物古生物学和古人类学研究所的奥康纳说。

这是因为现代鸟类拥有高度专业化和高效的呼吸系统,可以吸收足够的氧气以满足动力飞行的需求。与哺乳动物的肺部不同,弹性和泵送空气进出,鸟类呼吸时鸟肺不会改变大小。相反,连接到肺部的几个气囊就像一个风箱,通过肺部吸入空气。肺本身含有高度细分的组织,微小的空气毛细血管负责氧气和二氧化碳气体的传递。

该团队宣布,新的Archaeorhynchus化石令人惊讶地包含许多相同的结构。这表明这些重要的呼吸适应在现代鸟类血统中很早就出现了。

Counterslab

主要化石板的镜像,这个计数器显示了古鸟的声称肺部(在顶部用虚线勾勒出来)。第三个虚线区域(正下方)代表胃,包含许多小石头或石油。

X.WANG等人/PNAS2018

像许多化石一样,新的Archaeorhynchus标本被分成两半,一块主板和它的镜像称为counterlab。两块板都有不寻常的特征。主板上的胸腔包含一个奇怪的白色斑点区域。并且反平板具有两个几乎对称的波瓣形区域,其对应于斑点白色区域。奥康纳说,肺叶的位置,以及其中的两个,表明了肺部的可能性。结构不太可能是胃内容物,通常在化石中呈黑色和碳化。虽然肝脏可以在鸟类中有两个裂片,但由于铁含量高,它往往会显得微红。

为了更仔细地观察斑点区域可能组织的微观结构,O'Connor和她的团队使用扫描电子显微镜研究了来自化石的22个样本,其中12个来自声称的肺组织。这些图像显示了一个高度细分的组织区域,称为薄壁组织区域,其中包含许多紧密堆积的气泡。奥康纳指出,这种结构类似于小型现代鸟类中的空气毛细血管。

与此同时,化石羽毛表明,这种鸟的尾巴被称为针尾,这种鸟类在中生代时期生活过,但在现代鸟类如针尾鸭中发现。和其他的Archaeorhynchus化石一样,该团队在鸟的胃里发现了胃石 - 超过100个。

尽管如此,其他研究人员并不相信保存的材料代表了肺部,部分原因是因为尚不清楚肺部如何在石化中存活。加拿大埃德蒙顿艾伯塔大学的脊椎动物古生物学家Corwin Sullivan说:“我认为京迈已经就其所拥有的材料和结果做出了最好的案例。”“我非常希望这是真的,但是关于如何保存这些组织的问题有太多,”他说。

沙利文指出,在化石化过程中,这种材料似乎没有被完全压缩成二维 - 这对于像肺一样的相对脆弱的组织来说尤其令人惊讶。“但后来我不知道化石化的鸟肺会是什么样子。我们都没有。“他说,化石肺应该列在结构的可能性列表中。

奥康纳说:“我知道很多人会对肺部持怀疑态度”。但鸟肺虽然看似微妙,却含有一些坚固的结构,可能有助于组织保存,或者生物死亡的化学环境特别有利于保存。但这些都只是假设,奥康纳说。该团队正在计划未来的研究,以解决这个以及有关这只鸟如何呼吸的其他问题。

沙利文说,与发现化石化的鸟肺一样令人惊讶的是,对这种材料的任何其他可能的解释同样不同寻常。例如,他建议它可能以某种方式与胃石有关。“我想知道他们是否可能已经部分溶解,向前渗入体腔或类似的东西。无论发生什么,它都非常奇怪而且非常有趣。“

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。