首先科学家发现了古代鸟类化石中可能存在的肺

阿尔伯克基——与一只古代鸟类一起被发现的肺化石可能为鸟类早期呼吸研究注入新的生命。如果证实是肺部，这是研究人员首次在鸟类化石中发现呼吸器官。

科学家们先前已经描述了四具化石的始祖鸟斯巴图拉，一种生活在一亿两千万年前的早期有喙有羽毛的鸟类。但研究人员说，与这些发现不同的是，新发现的第5个标本中含有明显的羽毛痕迹，更令人吃惊的是，可能是一对肺的残留物。

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的年会上公布了这一发现。这项研究结果也发表在10月18日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上。

始祖鸟大约有一只画眉的大小，是最早的鸟羽龙之一，是现代鸟类的祖先。这可能是一种食草动物，因为所有已知的这种生物的化石都含有保存完好的胃石，或者说是胃石，一些动物用这些胃石来磨食物。这一新化石是在中国东北发现的，是热河生物群的一部分。这些保存完好的化石可以追溯到1.33亿到1.2亿年前，其中包括许多有羽毛的恐龙和鸟类。

在石化过程中，软组织在压力、热量和化学转化中存活下来是很罕见的。但是，越来越多的科学家报告说，他们发现了羽毛化石、皮肤化石，甚至大脑碎片和骨头一起保存下来(SN: 4/1/17，第32页;肺部化石也不是完全没有听说过:人们观察到这些化石器官保存在1.25亿年前的哺乳动物化石(SN: 10/21/15)和3500万年前的蝾螈化石中。

“但我们认为这是第一次在解剖学上提供信息的肺组织保存，”北京古脊椎动物与古人类研究所的奥康纳说。

这是因为现代鸟类拥有高度专业化和高效的呼吸系统，能够吸收足够的氧气以满足动力飞行的需要。与哺乳动物的肺不同，鸟类的肺是有弹性的，可以将空气吸入或呼出，而鸟类的肺在呼吸时是不会改变大小的。相反，与肺部相连的几个肺泡就像风箱一样将空气通过肺部吸入。肺本身含有高度细分的组织，其中微小的空气毛细血管负责氧气和二氧化碳气体的转移。

研究小组宣布，新发现的始祖鸟化石出人意料地包含了许多相同的结构。这表明这些重要的呼吸适应在现代鸟类谱系中很早就存在。

和许多化石一样，新发现的始祖鸟标本被分成两半，一个主板块和它的镜像被称为台面。两块石板都有不同寻常的特征。主板上的胸腔有一个奇怪的白色斑点区域。所述台面有两个几乎对称的与斑点状白色区域相对应的叶状区域。奥康纳说，耳垂的位置，以及有两个肺叶的位置，暗示了肺部存在的可能性。这些结构不太可能是胃内容物，而胃内容物通常在化石中呈现黑色和碳化。虽然鸟类的肝脏有两个裂片，但由于其高铁含量，肝脏呈淡红色。

奥康纳和她的团队使用扫描电子显微镜研究了22个来自化石的样本，其中12个来自传说中的肺组织。这些图像显示了一个被称为薄壁组织区域的高度细分的区域，其中包含许多紧密排列的空气细胞。奥康纳指出，这种结构类似于现代小型鸟类的空气毛细血管。

与此同时，羽毛化石表明，这种鸟有一条被称为针尾的尖尾巴。此前，在生活在中生代的鸟类中并不为人所知，但在现代鸟类(如针尾鸭)中却发现了这一现象。和其他始祖鸟化石一样，研究小组在鸟的胃里发现了胃石——超过100个。

尽管如此，其他研究人员仍不相信这些保存下来的物质代表着肺部，部分原因是肺在化石化过程中如何存活还不清楚。加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的脊椎动物古生物学家科文·苏利文说:“我认为京梅用她的材料和成果做出了最好的解释。”他说:“我非常希望这是真的，但对于这些组织是如何被保存下来的，我有太多的疑问。”

沙利文指出，在石化过程中，这种物质似乎没有被完全压缩成二维空间——这对于相对脆弱的组织如肺来说尤其令人惊讶。“但我不知道化石上的鸟肺是什么样子的。我们都不知道。他说，肺化石应该被列在结构的可能性清单上。

奥康纳说:“我知道很多人会对肺部持怀疑态度。”但是鸟类的肺，虽然看起来很脆弱，却包含着一些坚固的结构，这些结构可能有助于组织的保存，也可能是鸟类死亡时的化学环境特别有利于保存。但这些都只是假设，奥康纳说。研究小组正在计划未来的研究，以解决这只鸟如何呼吸的问题。

沙利文说，尽管发现鸟类肺化石令人惊讶，但对这种物质的任何其他可能解释都同样不寻常。例如，他认为这可能与胃石有某种联系。“我想知道它们是否会部分溶解，向体腔或其他不寻常的地方扩散。”无论发生什么，都是非常奇怪和有趣的。

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