Des poumons parfaitement préservés d'il y a 120 millions d'années étourdissent les scientifiques qui étudient le lève-tôt

ALBUQUERQUE, N.M. - Les organes anciens se fossilisent rarement, les paléontologues ont donc été stupéfaits de trouver les restes incroyablement bien conservés d'un poumon qui appartenait à un oiseau de l'âge des dinosaures.

Au départ, les scientifiques étaient ravis de décrire le spécimen de Archaeorhynchus spathula, un oiseau qui a vécu il y a environ 120 millions d'années, car son fossile avait des plumes superbement préservées, y compris un pilet unique qui ne se voit chez aucun autre oiseau du Crétacé, mais qui est courant chez les oiseaux de nos jours.

Une inspection plus approfondie, cependant, a révélé que les poumons de l'oiseau s'étaient également fossilisés, ce qui signifie que les paléontologues avaient découvert le plus ancien poumon fossilisé «informatif» jamais enregistré (plus à ce sujet plus tard) et le plus ancien poumon fossilisé jamais vu dans un fossile d'oiseau, a déclaré l'étude co -le chercheur en chef Jingmai O'Connor, professeur à l'Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés de l'Académie chinoise des sciences. [Tiny Dino: Reconstruction des plumes noires du microraptor]

Le fossile lui-même provient de la formation de Jehol Lagerstätte au début du Crétacé dans le nord-est de la Chine, mais O'Connor et ses collègues l'ont trouvé au Musée de la nature du Shandong Tianyu, à Pingyi, où un collectionneur de fossiles avide abrite les milliers de fossiles d'oiseaux qu'il a achetés sur le décennies.

Ceci est le cinquième décrit A. spathula spécimen - un oiseau édenté de la taille d'un pigeon - mais c'est de loin le mieux conservé, a déclaré O'Connor. C'est surtout à cause du matériau blanc tacheté dans sa cavité thoracique qui semble être un poumon fossilisé.

La découverte révèle que les structures pulmonaires chez les premiers oiseaux sont similaires aux poumons des oiseaux modernes, ont déclaré les chercheurs. Cela signifie que A. spathula avait probablement un flux d'air unidirectionnel dans ses poumons - l'air qui y pénétrait était en grande partie frais et plein d'oxygène, contrairement à l'air dans les poumons des mammifères, qui est mélangé à l'air nouveau et précédemment respiré, ce qui signifie qu'il a une teneur en oxygène inférieure.

"Les poumons des oiseaux sont très différents de nos poumons et [avaient] des structures beaucoup plus complexes", a déclaré P. Martin Sander, paléontologue à l'Université de Bonn en Allemagne qui n'a pas participé à la recherche, dans un courriel. "Ils sont un peu comme un tuyau de poche, avec un système de gestion de l'air (les sacs d'air) séparé de l'échangeur de gaz (le poumon proprement dit) qui est conservé ici."

Les crocodiliens vivants ont également des poumons avec un flux d'air unidirectionnel, et les paléontologues le considéraient comme ancestral chez les premiers dinosaures à plumes. Mais les preuves d'une telle structure pulmonaire chez un lève-tôt ont été insaisissables, jusqu'à présent.

Plongée profonde

Pour mieux voir les restes supposés du poumon, "nous sommes allés extraire des échantillons, les avons placés dans le SEM [microscope électronique à balayage] et - boum - le tissu pulmonaire", a déclaré O'Connor. Parce que O'Connor se spécialise dans l'anatomie du squelette (et non des organes), elle a encordé John Maina, professeur de zoologie à l'Université de Johannesburg en Afrique du Sud, qui est un expert des poumons des oiseaux vivants..

"Je me suis dit: 'Ecoutez, pensez-vous que c'est du tissu pulmonaire? Si vous pensez que c'est le cas, aucun de nous paléontologues qui creusent dans la terre ne peut discuter avec vous'", a déclaré O'Connor. La contribution de Maina a été si critique, qu'il est devenu co-chercheur sur l'étude.

Une analyse du tissu a montré qu'il contenait des structures qui ressemblent à des capillaires sanguins, qui absorbent l'oxygène pour aider à alimenter le vol hautement énergétique des oiseaux. "Le vol aviaire est la forme de locomotion la plus exigeante physiquement, donc vous avez besoin de beaucoup d'oxygène pour cela", a déclaré O'Connor. [Photos: Plumes en forme de ruban arborées d'oiseaux de l'ère des dinosaures]

Il est possible que cette structure unique soit unique à Ornithuromorpha, un clade (groupe) d'oiseaux anciens qui a survécu à l'extinction de masse il y a environ 66 millions d'années et comprend des oiseaux vivants d'aujourd'hui. "Peut-être que cette spécialisation était uniquement dans ce clade et était l'un des nombreux facteurs qui ont permis [leur] survie", a déclaré O'Connor.

De plus, il semble que le poumon fossilisé ait été intégré dans les côtes de l'oiseau, tout comme les poumons des oiseaux le sont aujourd'hui. Contrairement aux poumons humains, qui se dilatent à chaque respiration, les poumons des oiseaux sont rigides, ils peuvent donc facilement inspirer et expirer en même temps, a déclaré O'Connor..

Les tissus ne semblent pas être des restes de contenu de l'estomac, car ceux-ci se conservent généralement sous forme de matière organique carbonisée noire, a-t-elle noté. De plus, le tissu préservé est apparié, tout comme un poumon moderne. Il n'y a pas d'autres organes appariés que cela pourrait être, et ce n'est probablement pas le foie (qui est lobé) car cet organe a une teneur élevée en fer et se conserve généralement sous forme de rouge, a déclaré O'Connor..

Cependant, ce spécimen n'est pas le plus ancien poumon jamais enregistré. Cet honneur va à Spinolestes, un mammifère du Crétacé précoce qui a des poumons fossilisés d'environ 5 millions d'années plus vieux que l'oiseau nouvellement analysé. Mais ces fossiles pulmonaires n'ont préservé aucune microstructure et ne fournissent pas beaucoup d'informations sur Spinolestes, autre que cela, il avait probablement un diaphragme musculaire. Alors, O'Connor appelle le A. spathula fossile «le premier poumon informatif demeure», car ils éclairent l'évolution des oiseaux.

Les découvertes pulmonaires sont "des trucs sympas", car elles montrent "à quoi ressemblait le poumon d'un lève-tôt", a déclaré Sander. Cependant, comme il est si rare de voir un organe fossilisé, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour vérifier qu'il s'agit d'un poumon, a-t-il déclaré..

«Nous devrions appliquer diverses autres techniques analytiques pour confirmer que la zone du fossile est vraiment le poumon», a-t-il déclaré. "Mais je ne serais pas surpris si le poumon peut se fossiliser à cause de sa haute teneur en fer parce que le poumon est riche en sang."

La recherche a été présentée ici lors de la 78e réunion annuelle de la Society of Vertebrate Paleontology hier (18 octobre). Il sera publié dans la revue The Proceedings of the National Academy of Sciences lundi (22 octobre).

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