Fossile : très rare découverte de poumons sur un oiseau vieux de 120 millions d'années

Dans la formation de Jehol au nord-est de la Chine, un gisement de fossiles datant du Crétacé inférieur (plus précisément entre 133 à 120 millions d'années) a délivré un spécimen unique en son genre. Appartenant à l'espèce Archaeorhynchus spathula, un oiseau à becbec et à plumes de la taille d'une grive, dont on connaît déjà quatre représentants fossiles, celui-ci étant le cinquième, réservait une surprise aux paléontologuespaléontologues Jingmai O'Connor, Xiaoli Wang et à leurs collègues. Des tissus mous, que les chercheurs identifient comme étant des poumonspoumons, semblent avoir été préservés.

Cela arrive très rarement car les organes ne résistent généralement pas à la fossilisationfossilisation, du fait de la pressionpression, la chaleurchaleur, la dégradation et la minéralisation qu'elle implique. Des poumons fossilisés ont déjà été découverts sur d'autres animaux, tels Spinolestes xenarthrosus, un petit mammifèremammifère vivant il y a 125 millions d'années, ou encore une salamandre de 35 millions d'années. Mais c'est sans précédent chez un oiseau, ont annoncé les chercheurs lors de la conférence annuelleannuelle de la Société de paléontologiepaléontologie des vertébrésvertébrés. La découverte exceptionnelle a également été saluée par une publication dans les Pnas.

« C'est la première fois que du tissu pulmonaire anatomiquement instructif est préservé », argue par ailleurs Jingmai O'Connor, de l'Institut de paléontologie des vertébrés et paléoanthropologiepaléoanthropologie de Pékin, dans des propos rapportés par ScienceNews. Ce fossile exceptionnel apporte des informations inédites sur l'évolution de l'appareil respiratoireappareil respiratoire des oiseaux, depuis les espèces primitives jusqu'à nos jours. Il apparaît en effet que les poumons d'Archaeorhynchus spathula sont très similaires à ceux des oiseaux modernes.

Ce fossile d’un oiseau éteint, Archaeorhynchus spathula, présente une zone moutonnée dans la région abdominale. Les paléontologues estiment qu’il s’agit de tissus pulmonaires, d’après les résultats préliminaires des analyses faites notamment au microscope électronique. © Xiaoli Wang et al., Pnas, 2018

Des tissus mous exceptionnellement préservés

Sur cet oiseau éteint qui vivait il y a 120 millions, les paléontologues ont observé des tissus minéralisés (par la fossilisation) qui ne sont pas sans rappeler des organes respiratoires : une zone blanche moutonnée au niveau de l'abdomenabdomen est visible sur la première moitié du fossile (voir image ci-dessus) qui, comme souvent, est coupé en deux ; l'autre partie du fossile présente une paire de lobes au même endroit (voir image plus bas).

Pour en savoir plus sur ces étranges tissus, les paléontologues ont analysé 22 échantillons du fossile au microscope électroniquemicroscope électronique, dont 12 issus de la zone qu'ils soupçonnent être des poumons. Les images ont montré que ces tissus étaient densément « alvéolés ». Ils s'apparentent aux structures microscopiques (de minuscules canaux) dans les poumons des oiseaux modernes qui correspondent aux alvéoles pulmonairesalvéoles pulmonaires des mammifères. Ils diffèrent des tissus osseux et cartilagineux habituellement conservés chez les fossiles. Il s'agirait donc bien de tissus mous.

Certains paléontologues préfèrent rester prudents quant aux conclusions de Xiaoli Wang, Jingmai O'Connor et leurs collègues, car il est difficile d'expliquer comment des organes mous ont pu résister à la fossilisation. Les chercheurs entendent poursuivre leurs recherches pour lever les doutes. Mais quoi qu'il en soit, tous admettent que des poumons restent l'interprétation la plus plausible pour les structures inhabituelles observées sur ce fossile.

Sur l’image en négatif du fossile (l’empreinte laissée sur l’autre face de la pierre), on observe ce qui ressemble à une paire de poumons (droit marqué RL et gauche marqué LL) au-dessus de l’estomac (marqué gs). Ces organes respiratoires ne peuvent être confondus avec ce dernier car la dégradation des résidus organiques riches en carbone le rend plus sombre. © Xiaoli Wang et al., Pnas, 2018

Grâce à ce fossile, les paléontologues en savent plus sur comment était Archaeorhynchus spathula de son vivant. Ses poumons, étant similaires aux oiseaux actuels, auraient assuré un apport d'oxygène suffisant pour permettre le vol. Il possède en outre des sacs aériens, visibles sur les spécimens fossiles sous forme de cavités. Ces organes indispensables aux oiseaux agissent comme des soufflets pour pomper l'airair, tandis que les poumons se contentent d'absorber l'oxygène.

Le plumage de ce fossile a aussi été très bien conservé. Les paléontologues ont donc pu découvrir que ce petit oiseau avait une queue en pointe, comme le canard pilet. Une telle morphologiemorphologie n'avait jamais été observée auparavant chez les oiseaux du MésozoïqueMésozoïque (252 à 66 Ma), dont le Crétacé est la plus récente période. En outre, plus de cent gastrolithes ont été trouvées dans l'estomacestomac de cet oiseau. Tous les spécimens fossiles de cette espèce ont, de même, ingéré ces pierres utiles pour la digestiondigestion. Cela indique qu'Archaeorhynchus spathula était probablement herbivore.