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Le poumon fossilisé découvert préservé d’un ancien oiseau peut insuffler une nouvelle vie aux études sur la respiration aviaire précoce. Si elle est confirmée comme étant un poumon, cette découverte marquera la première fois que des chercheurs ont découvert les organes respiratoires dans un fossile d’oiseau.

Un fossile de poumon d’un oiseau trouvé en Chine

Les scientifiques ont précédemment décrit quatre fossiles d’Archaeorhynchus spathula, un ancien oiseau à bec et à plumes qui vivait il y a environ 120 millions d’années. Mais à la différence de ces découvertes, un cinquième spécimen récemment décrit contient des traces importantes de plumage et, ce qui est encore plus surprenant, les restes probables d’une paire de poumons, indiquent les chercheurs.

fossile-oiseau-poumonArcheorhynchus spathula était un oiseau à bec et à plumes qui vivait il y a 120 millions d’années. Une nouvelle découverte de fossile suggère qu’il avait un système respiratoire similaire à celui des oiseaux modernes.

Le paléontologue des vertébrés Jingmai O’Connor et ses collègues ont publié les résultats de cette étude lors de la réunion annuelle de la Society for Vertebrate Paleontology (PDF). Ces résultats ont également été publiés en ligne dans les Actes de la National Academy of Sciences.

Un oiseau herbivore

De la taille d’une grive, Archaeorhynchus fait partie des premiers ornithuromorphes, la lignée qui a conduit aux oiseaux modernes. C’était probablement un herbivore, car tous les fossiles connus de cette créature contiennent des gastrolithes, ou pierres de gésier, que certains animaux utilisent pour aider à broyer la nourriture, dans leur ventre.

Ce nouveau fossile a été trouvé dans le nord-est de la Chine et fait partie de la formation de Jehol. Cette richesse de fossiles bien conservés remonte à environ 133 à 120 millions d’années et comprend de nombreux dinosaures à plumes ainsi que des oiseaux.

Il est rare que les tissus mous survivent à la pression, à la chaleur et à la transformation chimique de la fossilisation. Mais les scientifiques ont de plus en plus de rapports sur la découverte de plumes fossilisées, de peau et même de morceaux de cerveau conservés avec des os. Les poumons fossilisés ne sont pas non plus nouveaux: des organes pétrifiés ont été observés avec un fossile de mammifère vieux de 125 millions d’années et un fossile de salamandre vieux de 35 millions d’années.

«Mais nous pouvons affirmer que c’est la première préservation de tissu pulmonaire anatomiquement informatif», a déclaré O’Connor, de l’Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés de Beijing.

Les oiseaux modernes sont dotés d’un système respiratoire hautement spécialisé

Les oiseaux modernes disposent d’un système respiratoire hautement spécialisé et efficace qui leur permet d’absorber suffisamment d’oxygène pour répondre aux besoins du vol. Contrairement aux poumons de mammifère qui sont élastiques et pompent l’air, les poumons de l’oiseau ne changent pas de taille lorsque l’oiseau respire.

Au lieu de cela, plusieurs sacs à air reliés aux poumons agissent comme un soufflet pour aspirer l’air à travers les poumons. Les poumons eux-mêmes contiennent des tissus très subdivisés avec de minuscules capillaires d’air responsables du transfert de l’oxygène et du dioxyde de carbone.

L’équipe a annoncé que ce nouveau fossile d’Archaeorhynchus contiendrait plusieurs des mêmes structures. Cela suggère que ces importantes adaptations respiratoires étaient présentes très tôt dans la lignée des oiseaux modernes.

Comme de nombreux fossiles, ce nouveau spécimen d’Archaeorhynchus est divisé en deux moitiés, une dalle principale et son image miroir appelée une contre-dalle. Les deux dalles ont des caractéristiques inhabituelles. La cavité thoracique de la dalle principale contient une étrange région tachetée de blanc et la contre-dalle a deux zones en forme de lobe presque symétrique correspondant à la région d’un blanc éclatant. La position des lobes, et leur quantité étant au nombre de deux, suggérant la possibilité de poumons, a déclaré O’Connor.

Il est peu probable que ces structures soient constituées de contenu stomacal, qui apparaît généralement noir et carbonisé dans des fossiles. Quant au foie, il peut avoir deux lobes chez les oiseaux, il a tendance à paraître rougeâtre en raison de sa teneur élevée en fer.

L’équipe a utilisé la microscopie électronique à balayage

Pour examiner de plus près les structures microscopiques de ces tissus dans la région tachetée, O’Connor et son équipe ont eu recours à la microscopie électronique à balayage pour étudier 22 échantillons du fossile, dont 12 provenant du prétendu tissu pulmonaire. Les images ont révélé une région hautement subdivisée de tissu appelée région parenchymateuse, qui contenait de nombreuses cellules à air serrées. Cette structure est semblable aux capillaires à air que l’on trouve chez les petits oiseaux modernes, a noté O’Connor.

Les plumes fossilisées, quant à elles, suggéraient que l’oiseau avait une queue pointue connue sous le nom de pilet, une caractéristique encore inconnue chez les oiseaux ayant vécu pendant l’ère mésozoïque, mais trouvée chez les oiseaux modernes tels que le canard pilet. Parmi les autres fossiles d’Archaeorhynchus, l’équipe a retrouvé plus de 100 gastrolithes dans l’estomac de l’oiseau.

Certains chercheurs ne sont pas convaincus 

Cependant, d’autres chercheurs ne sont pas convaincus que ce matériau conservé représente des poumons, en partie parce qu’on ne sait pas exactement comment les poumons survivraient à la fossilisation. «Je pense que Jingmai a présenté le meilleur cas possible avec ce matériel et les résultats obtenus», déclare Corwin Sullivan, paléontologue des vertébrés à l’Université de l’Alberta à Edmonton, au Canada. « J’aimerais beaucoup que ce soit vrai, mais il y a trop de points d’interrogation sur la façon dont de tels tissus auraient pu être préservés », explique-t-il.

Sullivan note que ce matériau ne semble pas avoir été complètement comprimé en deux dimensions lors de la fossilisation – ce qui serait particulièrement surprenant pour un tissu relativement délicat comme un poumon. «Je ne sais pas à quoi ressemblerait un poumon d’oiseau fossilisé et aucun de nous ne le sait. » Les poumons fossiles, dit-il, devraient figurer sur la liste des possibilités de ce que sont ces structures.

« Je savais que beaucoup de gens seraient à juste titre sceptiques » au sujet de ces poumons, a déclaré O’Connor. Mais les poumons des oiseaux, bien qu’apparemment délicats, contiennent des structures robustes qui pourraient avoir aidé à la préservation des tissus, ou peut-être que l’environnement chimique dans lequel la créature est décédée était particulièrement propice à la préservation. Mais ce ne sont que des hypothèses, a déclaré O’Connor.

L’équipe planifie d’autres recherches pour répondre à des questions

Aussi surprenant que cela puisse être, la découverte de poumons d’oiseaux fossilisés, ou toute autre explication possible de ce matériau serait tout aussi inhabituelle, explique Sullivan. Par exemple, il suggère que cela pourrait être lié aux gastrolithes d’une manière ou d’une autre. «Je me demande s’ils auraient pu se dissoudre partiellement, se répandre dans la cavité corporelle ou quelque chose d’inhabituel comme ça. Quoi qu’il se passe, c’est très étrange et très intéressant. »

Source : Science News