Byrne PJ, Smith ND, Schachner ER, Bottjer DJ, Huttenlocker AK. · Integrative organismal biology (Oxford, England) · 2025

Evidence for the Loss of Pneumatization and Pneumosteal Tissues in Secondarily Aquatic Archosaurs.

Resumo em português

As origens evolutivas do sistema pulmonar com sacos aéreos nas aves são enigmáticas devido à raridade da preservação de tecidos moles em fósseis. Aqui, testamos se as fibras finas de ancoragem no osso endosteal das vértebras de aves e dinossauros não-aviários — denominadas "pneumosteu" — estão ausentes em táxons sem aberturas pneumáticas. Estudamos lâminas finas das vértebras cervicais caudais e dorsais craniais de 21 amniotas atuais para inferir a presença ou ausência de divertículos invasores por forames vertebrais. Também apresentamos um diagnóstico diferencial das características estruturais do pneumosteu. Observamos que a espécie secundariamente aquática Western grebe (Aechmophorus occidentalis) e o pinguim-de-Magallanes (Spheniscus magellanicus) não apresentam pneumaticidade externa nem pneumosteu. Além disso, o pequeno pássaro passeriforme examinado (Espécies de Estrildidae) exibe divertículos invasores, mas sem pneumosteu. Isso sugere que sacos aéreos ventilatórios e divertículos associados podem estar presentes mesmo na ausência de correlatos osteológicos e histológicos, e que essas características são perdidas ao se adaptar a um estilo de vida aquático ou em aves de pequeno porte. Em aves pneumatizadas voadoras, divertículos e pneumosteu estão associados a forames pneumáticos, sugerindo que, em aves fósseis, esses forames são bons indicativos da presença de divertículos pulmonares. Além disso, a perda de divertículos respiratórios invasores e caracteres osteológicos pneumáticos no esqueleto pós-craniano de aves mergulhadoras rápidas reforça que a adaptação a ecologias específicas, como ambientes aquáticos, pode dificultar a reconstrução precisa de tecidos moles em táxons fósseis quando se confia em correlatos osteológicos.

Resumo original em inglês

The evolutionary origins of the avian air sac pulmonary system are enigmatic due to the rarity of soft-tissue preservation in fossils. Here, we test whether fine anchoring fibers on the endosteal bone of bird and non-avian dinosaur vertebrae-termed "pneumosteum"-are absent in taxa lacking pneumatic openings. We studied thin sections from the caudalmost cervical and cranial dorsal vertebrae of 21 extant amniotes to infer the presence or absence of invading diverticula through vertebral foramina. We also provide a differential diagnosis of the structural features of pneumosteum. We found that the secondarily aquatic Western grebe ( Aechmophorus occidentalis ) and Magellanic penguin ( Spheniscus magellanicus ) lack external pneumaticity and pneumosteum. In addition, the small passerine bird examined ( Estrildidae spp.) exhibits invading diverticula but no pneumosteum. This suggests that ventilatory air sacs and associated diverticula can be present despite the absence of osteological and histologic correlates and that these features are lost when transitioning to an aquatic lifestyle or in small-bodied birds. In volant pneumatized birds, diverticula and pneumosteum are associated with pneumatic foramina. This suggests that, in fossil birds, pneumatic foramina are good indicators of the presence of pulmonary diverticula. Furthermore, the loss of invading respiratory diverticula and pneumatic osteological characters in the postcranial skeleton of pursuit diving birds serves as a reminder that adaptation to specific ecologies, such as an aquatic environment, may obscure our ability to reconstruct soft tissue systems accurately in fossil taxa when relying on osteological correlates.

Espécies citadas

• Aechmophorus occidentalis · mergulhão-americano-ocidental
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Aechmophorus occidentalis.
• Spheniscus magellanicus · pinguim-de-magalhães
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  Nomes populares variam entre regiões e uma mesma palavra pode designar espécies diferentes. Confira sempre o nome científico: Spheniscus magellanicus.