Dinosaurier är långt ifrån utrotade, men dominerar som fåglar fortfarande de flesta regioner i världen. En del av denna enorma framgång beror på utvecklingen av luftsäckar, som är avgörande för den höga effektiviteten i deras andningssystem. Forskare vid universitetet i Bonn analyserade strukturen hos ben som är i kontakt med luftsäckar och fann både i utdöda och existerande arter en hittills okänd typ av benvävnad. Resultaten publiceras nu i Biologiska bokstäver .

"Ryggradsdjurens andningsorgan uppvisar en enorm grad av mångfald, men lung-luftsäckens fågelsystem är verkligen unikt bland nuvarande arter, "säger Dr Markus Lambertz från Institute for Zoology vid universitetet i Bonn i Tyskland. Luftsäckar är bälgliknande utsprång i lungan, och deras volymförändringar orsakar luftflödet i den separata gasväxlaren. Denna funktionella separation är avgörande för den exceptionella effektiviteten hos detta andningssystem, men luftsäckar kan göra mer:de kan invadera ben, en process som kallas "pneumatisering".

Pneumatiserade ben är mycket lätta, eftersom de är fyllda med luft istället för den mer tunga märgen, som inte bara var viktigt för aktiv flygning, men också för gigantismens utveckling hos sauropod -dinosaurier. Genom närvaron av de resulterande pneumatiska hålrummen, det har länge varit känt att luftsäckliknande strukturer föregår fåglarnas ursprung, eftersom de hittades både i de gigantiska sauropoderna såväl som hos köttätande dinosaurier. Dock, när och potentiellt hur många gånger luftsäckarna utvecklades var otillgängligt tills nu.

Pneumosteum:en hittills okänd typ av benvävnad som diagnostiskt verktyg

Filippo Bertozzo blev ganska förvånad när han analyserade benstrukturen under sin magisteruppsats vid Steinmann-institutet för geologi, Mineralogi och paleontologi vid universitetet i Bonn:"Ben som är i kontakt med luftsäckar uppvisar en unik struktur bestående av mycket fina och tätt packade fibrer. Efter att det visade sig att detta var sant både hos moderna fåglar och utdöda dinosaurier, vi föreslog att namnge denna speciella typ av benvävnad pneumosteum.

Särskilt förvånande var det faktum att pneumosteum inte bara var begränsat till pneumatiserade ben, men hittades också på ytan av iögonfallande håligheter som finns i livmoderhalsen hos sauropoddinosaurier. Dr Lambertz tillägger:"Sådana håligheter hade redan tidigare antagits som potentiella platser för luftsäckar, men bara vår mikroskopiska analys ger nu övertygande argument för detta. "

Andra mjuka vävnader, som muskler, kan också lämna spår i benet. "Det finns flera typer av fibrer i benvävnad, men pneumosteum skiljer sig markant från dem, "förklarar professor dr. Martin Sander från Steinmann-institutet i Bonn. Denna karakteristiska individualitet hos pneumosten gör det därför till ett utmärkt diagnostiskt verktyg för att känna igen ben som var i kontakt med luftsäckar.

Tillgång till det förflutna och potential för framtida forskning

Med tanke på att pneumosteum bara upptäcktes i dinosauriska härstamningen nu ger möjlighet att spåra evolutionära ursprung luftsäckar. Speciellt det faktum att pneumosteum inte är begränsat till pneumatiserade ben utan också hittades på benytor öppnar tillgång till att studera arter som kan ha uppvisat luftsäckar som en del av deras andningssystem, men saknar uppenbarligen pneumatiserade ben.

Fossilisering av luftsäckar är nästan omöjligt eftersom deras känsliga struktur består av endast ett fåtal celllager. Professor Sander är därmed övertygad om att upptäckten av pneumosteum kommer att leda till en mycket förbättrad förståelse av utvecklingen av dinosauriska luftvägarna. Dr Lambertz avslutar med:"Detta projekt belyser återigen vikten av det tvärvetenskapliga samarbetet mellan zoologer och paleontologer för att belysa evolutionär historia."