Detectados unos pulmones en un fósil de ave

Los pulmones fosilizados que se encuentran preservados junto con un ave antigua pueden dar nueva vida a los estudios de respiración aviar temprana. Si se confirma como pulmones, el hallazgo marca la primera vez que los investigadores detectan los órganos respiratorios en un fósil de ave.

Los científicos han descrito previamente cuatro fósiles de Archaeorhynchus spathula , un ave de pico y plumas temprano que vivió hace unos 120 millones de años. Pero a diferencia de esos descubrimientos, un quinto espécimen recién descrito contiene trazas significativas de plumaje y, lo que es aún más sorprendente, los remanentes probables de un par de pulmones, según los investigadores.

El paleontólogo vertebrado Jingmai O'Connor y sus colegas informaron los hallazgos el 18 de octubre en la reunión anual de la Society for Vertebrate Paleontology. Los resultados también se publicaron en línea el 18 de octubre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

Sobre el tamaño de un tordo, Archaeorhynchus fue uno de los primeros ornituromorfos, el linaje que llevó a las aves modernas. Probablemente era un herbívoro, ya que todos los fósiles conocidos de la criatura contienen gastrolitos preservados, o piedras de molleja que algunos animales usan para ayudar a moler los alimentos, en el vientre. El nuevo fósil fue encontrado en el noreste de China y es parte de Jehol Biota. Esa riqueza de fósiles bien conservados se remonta a entre 133 millones y 120 millones de años e incluye numerosos dinosaurios con plumas, así como aves.

Es raro que los tejidos blandos sobrevivan a la presión, el calor y la transformación química de la fosilización. Pero los científicos informan cada vez más que encuentran plumas fosilizadas, piel e incluso fragmentos de cerebro conservados junto con los huesos ( SN: 4/1/17, p. 32 ; SN: 11/26/16, p. 9 ). Los pulmones fosilizados tampoco son completamente desconocidos: se han observado órganos petrificados preservados con un fósil de mamífero de 125 millones de años ( SN Online: 10/21/15 ) y con un fósil de salamandras de 35 millones de años.

"Pero estamos argumentando que esta es la primera preservación del tejido pulmonar que es anatómicamente informativa", dijo O'Connor, del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados en Beijing.

Esto se debe a que las aves modernas tienen un sistema respiratorio altamente especializado y eficiente que les permite absorber suficiente oxígeno para satisfacer las demandas del vuelo motorizado. A diferencia de los pulmones de los mamíferos que son elásticos y bombean aire hacia adentro y hacia afuera, los pulmones de las aves no cambian de tamaño cuando las aves respiran. En cambio, varios sacos de aire conectados a los pulmones actúan como un fuelle para atraer el aire a través de los pulmones. Los propios pulmones contienen tejido altamente subdividido con diminutos capilares de aire que son responsables de la transferencia de oxígeno y gases de dióxido de carbono.

El nuevo fósil de Archaeorhynchus contiene sorprendentemente muchas de las mismas estructuras, anunció el equipo. Eso sugiere que estas importantes adaptaciones respiratorias estuvieron presentes muy temprano en el linaje moderno de las aves.

La imagen de espejo de la losa fósil principal, esta placa de mostrador muestra más claramente los supuestos pulmones de las aves antiguas (delineadas en líneas discontinuas en la parte superior). Una tercera región de línea discontinua (justo debajo) representa el estómago y contiene numerosas pequeñas piedras o gastrolitos.

Al igual que muchos fósiles, el nuevo espécimen de Archaeorhynchus se divide en dos mitades, una losa principal y su imagen especular llamada Contraplato. Ambas losas tienen características inusuales. La cavidad torácica en la losa principal contiene una región moteada blanca y extraña. Y el contralón tiene dos regiones casi simétricas en forma de lóbulo que corresponden a la región blanca moteada. La posición de los lóbulos, y que había dos de ellos, sugiere la posibilidad de pulmones, dijo O'Connor. Es poco probable que las estructuras sean contenidos estomacales, que usualmente aparecen negros y carbonizados en fósiles. Y mientras que el hígado puede tener dos lóbulos en las aves, tiende a aparecer rojizo debido a su alto contenido de hierro.

Para observar más de cerca las estructuras microscópicas de posibles tejidos en la región moteada, O'Connor y su equipo utilizaron microscopía electrónica de barrido para estudiar 22 muestras del fósil, incluidas 12 del tejido pulmonar supuesto. Las imágenes revelaron una región de tejido altamente subdividida conocida como la región parenquimatosa, que contenía muchas células de aire muy compactas. Esa estructura es similar a los capilares aéreos que se encuentran en las aves pequeñas y modernas, anotó O'Connor.

Las plumas fosilizadas, mientras tanto, sugieren que el ave tenía una cola puntiaguda conocida como cola de ave, algo previamente desconocido en aves que vivieron durante la Era Mesozoica pero que se encuentra en aves modernas como el pato de cola. Y al igual que los otros fósiles de Archaeorhynchus , el equipo encontró gastrolitos en el estómago del ave, más de 100 de ellos.

Sin embargo, otros investigadores no están convencidos de que el material preservado represente los pulmones, en parte porque no está claro cómo los pulmones sobrevivirían a la fosilización. "Creo que Jingmai ha hecho el mejor caso posible con los materiales y los resultados que tiene", dice Corwin Sullivan, paleontólogo de vertebrados de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá. "Me gustaría mucho que fuera cierto, pero hay demasiados interrogantes acerca de cómo se podrían haber preservado tales tejidos", dice.

Sullivan señala que el material no parece haberse comprimido completamente en dos dimensiones durante la fosilización, lo que sería particularmente sorprendente para tejidos relativamente delicados como un pulmón. “Pero entonces no sé cómo sería un pulmón de ave fosilizado. Ninguno de nosotros lo hace ”. Los pulmones fósiles, dice, deberían estar en la lista de posibilidades de lo que son las estructuras.

"Sabía que mucha gente sería legítimamente escéptica" sobre los pulmones, dijo O'Connor. Pero los pulmones de las aves, aunque aparentemente delicados, contienen algunas estructuras robustas que pueden haber ayudado a que los tejidos se preserven, o quizás el entorno químico en el que murió la criatura fue particularmente propicio para la preservación. Pero estas son solo hipótesis, dijo O'Connor. El equipo está planeando investigaciones futuras para abordar esta y otras preguntas sobre cómo respiró esta ave.

Tan sorprendente como encontrar los pulmones de aves fosilizados, cualquier otra explicación posible para el material sería igualmente inusual, dice Sullivan. Por ejemplo, sugiere que podría estar relacionado con los gastrolitos de alguna manera. “Me pregunto si podrían haberse disuelto parcialmente, derramado hacia adelante en la cavidad del cuerpo o algo inusual como eso. Pase lo que pase, es muy extraño y muy interesante ".