摘要: 这个始吻古喙鸟化石不仅保存了羽毛，还保存了其肺组织。供图：J. Zhang，Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology撰文：Michael Greshko　　大约1.2亿年前，在如今的中国东北地区，一只鸟在火山喷发的过程中死去了。火山灰迅速将它埋葬，以至于它的软组织都没有时间腐烂，矿物质渗透到这些组织中，并将它们的形态保存了下来。　　现在，研究者已经公布了这一激动人心的化石标本，该标本含有首个发现于早期鸟类 ...

撰文：Michael Greshko

　　大约1.2亿年前，在如今的中国东北地区，一只鸟在火山喷发的过程中死去了。火山灰迅速将它埋葬，以至于它的软组织都没有时间腐烂，矿物质渗透到这些组织中，并将它们的形态保存了下来。

　　现在，研究者已经公布了这一激动人心的化石标本，该标本含有首个发现于早期鸟类的肺部化石。

　　这种鸟名为始吻古喙鸟，与不会飞的恐龙共同生活在白垩纪时期。新发现的化石（保存了羽毛和相当多的软组织）表明，这种原始鸟类的肺与现存鸟类的肺极其相似。这说明鸟类的肺器官（适应飞行的关键进化）出现的时间比之前认为的更早，同时也表明现存鸟类（最后的活恐龙）从其已灭绝的祖先那里遗传了许多标志性的特质。

　　“之前我们对鸟类的肺器官、呼吸作用以及鸟类进化的认识都是根据其骨骼特征做出的推测，现在我们终于知道我们的推断并不是过于大胆，”研究合著者、北京古脊椎动物与古人类研究所的古生物学者Jingmai O’Connor说道。

　　当地时间10月18日，O’Connor在阿尔伯克基市举办的古脊椎动物学会年度会议上介绍了这次发现，新研究将会发表于《美国科学院院刊》。

　　“这是一项激动人心的发现，”犹他大学的解剖学者、生理学者Colleen Farmer说道，他还对这篇研究进行了同行评审。“在这类恐龙中发现类似鸟类的肺器官是预料之中的事，不过找到这种软组织的确凿证据的确不可思议。”

呼吸系统之谜

　　化石本来就很罕见，保存软组织遗迹的化石更是难得一见。迄今为止，研究者发现过带有心脏化石的古鱼类和包含皮肤的装甲龙。O’Connor本人还在恐龙时代的鸟类体内发现过卵泡。三个早期研究也介绍过有关肺部化石的信息。

　　不过，如果你想弄清楚鸟类如何进化成如此高效的“飞行员”的话，拥有一个鸟类的肺部化石将会大有裨益。

　　肺通过一层充满血管的薄膜来交换氧气和二氧化碳。这层薄膜越大越薄，肺的褶皱就越复杂，其效率就越高。有些人的肺的内表面积总计多达460平方米。

　　由于动力飞行非常消耗体力，鸟类把它们的肺发挥到了极致。鸟类拥有高度分化的肺，肺组织会缠绕在肋骨上以获取支持。与其他动物不同，鸟肺不会扩张和收缩。事实上，鸟肺与位于肺下方的一系列分开的气囊相连，这些气囊充当着风箱的作用。Farmer称，这些适应性特征让肺膜变得极其薄，因此吸收氧气的效率非常高，更便于为飞行肌提供营养。不过，这些专业化的肺是什么时候进化的呢？

　　起初，O’Connor和山东天宇自然博物馆的同事们并未想解决这一有关呼吸系统的难题。实际上，他们之所以对这个化石感兴趣，是因为这是首个保存了始吻古喙鸟羽毛的化石，其中包括华丽的尾羽，这也是科学家首次在化石中发现这种已灭绝鸟类的尾羽。

　　不过，当O’Connor和同事王孝理仔细检查化石之后，他们注意到鸟的躯干部位存在由白色斑点物质构成的异常构造。这些结构在始吻古喙鸟的胸腔内形成了两个不同的叶片，说明有可能是变成化石的肺。

　　研究者最初描述这个化石时，主要聚焦于羽毛，对疑似的肺只是顺带提了一下。据O’Connor称，他们最初的研究遭到拒绝，因为一位审稿人对他们没有明确证明这些结构是肺表示失望。

　　作为回应，O’Connor和Wang决定更详细地分析疑似的肺组织。借助高倍显微镜，研究团队发现该组织内的微小空隙不足人发宽度的1/10。为了弄清楚这些空隙究竟是什么，O’Connor向约翰内斯堡大学的John Maina教授发邮件请教，后者还是鸟类肺解剖领域的专家。Maina回复说，这些结构很像鸟类肺组织的高度分化的内腔。高倍显微镜甚至显示了单个的空气通路。此外，Maina还是最终研究的合作者之一。

　　“他们拒绝了我，我当时的想法是，化石战争！”O’Connor打趣道，她指的是19世纪期间两位古生物学者之间发生的有关寻找化石的激烈竞争。“因此我又重新进行了检查，确定是肺组织。”

耳目一新

　　O’Connor和同事们充分证实了这些结构是肺组织，其它专家对此表示认可。

　　“研究者需要进行更多的研究来进行确认，不过就我看来很有可能是肺组织，”南加州大学的古生物学者Mike Habib说道，他还是飞行动物领域的生物力学专家，比如早期鸟类。

　　不过，还有许多问题有待回答，比如肺部最初是如何变成化石的。南佛罗里达大学的古生物学者、有羽恐龙始祖鸟领域的专家Ryan Carney通过邮件里提供了一个可能性的解释：“一个可能是肺之所以变成化石是因为鸟吸入了火山灰，那些‘白色的斑点物质’可能就是火山灰。”

　　与此同时，O’Connor强调了研究化石中的软组织的重要性，因为它们能揭示骨头无法记录的特征。

　　“过去五年里，古生物学领域出现的一个观点是当我们研究软组织后，我们会发现骨骼在专门化的进化中总是滞后。当我们刚研究骨骼时，我们的观点确实过于保守，”她说道。

（译者：流浪狗）