简述：气囊是呼吸系统当中一个重要的组分，其相应的结构对于理解蜥脚类恐龙的巨型化十分关键。推断气囊在化石当中的出现，目前仅依靠保存有气腔或气孔的骨骼。本文展示出了气囊和骨组织学之间的相互关系，这可以作为一个潜在的识别呼吸系统的工具。几个鸟类和非鸟类恐龙样本的分析揭示出delicate fibres在secondary trabecular and secondary endosteal bone中出现，并与气囊相关联，这在鸟类中是已知的，而在非鸟恐龙中是假定的。
论文连接：https://pan.baidu.com/s/1nu6XEDN

1.介绍气囊是禽肺的袋状突起，用作波纹管，将空气移动通过支气管气体交换器.Amniotes表现出高度多样化的肺部，但是这种严格的时空功能区室化在现存的脊椎动物中是独特的。.另外，气囊经常侵入到颅后骨中，这被称为颅后骨骼气动或气化骨，并且可以降低身体的密度。.有一个共识是，一个高度异质的，类似禽类的呼吸器具也是巨型蜥脚类恐龙的关键。.来自鳄鱼的生理数据表明，禽类呼吸器官的某种特征，即单向气流，可能已经存在于基底牛怪.然而气囊的进化起源和它们在分类群之间的同源性仍然是神秘的。气孔作为进入点与骨内的腔（pleurocoels），使我们能够推断这些结构在绝种tetrapods。禽类气囊被认为是在蜥脚类动物和非禽类的兽脚类恐龙中出现，当然也包括在所有鸟类中.气囊是非常薄的肺部突起。特别是在主动通气的情况下，不一定会穿透骨头。由于只有几层细胞组成，这些微妙的结构僵化是没有现实可能的。骨关联不能识别没有气化骨的物种中的这种肺憩室。但是，应该预期的是，首先进化的气囊的茎类物种没有表现出骨骼气动性。通常具有茸毛质地的发音窝被认为是没有潜在的胸膜腔的鸟类气囊的存在的潜在适应症，但是目前其它软组织不能被肯定地排除与这些表面相关联[14].在这里我们介绍一个组织学的方法，使我们能够推断在骨骼中的鸟类气囊的关联缺乏明确的气化相关的骨关系。

图1.蜥脚类动物的气血。（a）Europasaurus holgeri颈椎前左前叶的横切面。椎板连接神经棘和prezygapophysis包括原纤维板层骨背（a（i））和化生骨腹（a（ii））。侧面凹陷的小圆肌表面由次级骨小梁组成，表现为密集的细纤维：气骨骨（a（iii-iv））。气骨肌肉纤维的出现明显不同于与腱插入a（ii）相关的粗糙的Sharpey纤维。（b）Diplodocus sp。的气化椎骨。存在面向胸膜腔的骨膜骨，而不是平行纤维骨内衬的神经管底部。（c）气化的前部尾椎骨在其松散的小梁中显示气胸。（d）气腹中部尾椎骨在由规则板状骨组成的更致密的小梁中不显示气胸

2.材料与方法
我们研究了现存和已灭绝的恐龙骨骼的微观结构，并使用气化的哺乳动物和鳄鱼颅骨作为阴性对照。请参阅电子补充材料1以获取分类群的完整列表。岩相薄切片按照标准程序获得。化石标本的样品是通过核心以下获得的[18]并纵向切片。将化石的两个核心和现存标本嵌入环氧树脂（Araldite 2020，Huntsman Advanced Materials）中，并用岩石锯（Buehler）切割。将样品研磨，使用Araldite 2020胶粘在载玻片上，再次切割，并研磨一次再次达到最佳厚度。使用UV胶Verifix LV 740（Bohle）将样品盖上盖玻片。使用Epson Perfection V750扫描整个岩相薄切片以获得概观图像。使用Leica DLMP偏光显微镜进一步检查切片。使用ImageAccess EasyLab（Imagic Bildverarbeitung AG），使用安装在显微镜上的Leica DFC420相机在正常和交叉偏振光下拍摄照片。为黑鸟（Turdus merula）制备常规组织切片。将样品固定在4％中性缓冲的甲醛溶液中，然后在2.5％EDTA中脱钙。将样品脱水并包埋在甲基丙烯酸酯中（Technovit 7100，Heraeus Kulzer）。使用Microm HM 350旋转切片机拍摄切片，用1％甲苯胺蓝染色并盖上盖玻片。所有部分均使用配有Canon EOS 60D单镜头反光照相机的Zeiss Axio Lab.A1进行分析和拍照。可以在Dryad中找到Europasaurus holgeri椎骨神经弓的交互式三维模型[19]（关于方法细节，见电子辅助材料1）

图2.鸟类中的肺气肿及其在哺乳动物中的缺乏（一）鸵鸟颈椎横切面揭示Sharpey纤维腱插入a（i）和气囊相关的次级骨内骨小梁（a（ii-iii））。椎体的右侧部分由原纤维板层骨组成，而左侧肺静脉下部（a（iii），星号）由骨内吸收面（箭头）截断。（b）近端（b（i））和远端骨化肌腱（b（ii））的带有骨小梁的颈肋的纵向截面。（c）副化石moa胸骨在次级骨小梁中显示气血。（d）野牛的气化颅骨缺乏气腔。（在线版本的颜色）

3.结果与讨论
已知最小的蜥脚类恐龙Europasaurus holgeri在背外侧呈现小圆齿颈椎前凸不生长，无基底胸膜[20]（另见电子补充资料[19]）。这个窝的底部有一个不寻常的表面，由通常在骨内看到的松散骨小梁组成。组织学上，表面不是由皮质骨组成，而是由次要小梁骨组成。小梁由密集的细平行纤维支配，它们朝向表面倾斜大约30-458度。这些纤维与Sharpey纤维相关的肌腱插入明显不同（更细，更薄）21]。事实上，Sharpey的纤维主宰了前酵素本身的组织（图1a).梁龙气化椎体的内部钻孔。揭示了与E. holgeri窝相同的组织学结构，在那些有理由认为是由禽类气囊衬里的区域图1公元前）。然而，不可能与气囊状结构相关的位置-例如神经管（图1b），或气腹尾椎骨内的小梁骨图1d）没有揭示上述情况。继发性小梁和内骨硬化骨中的致密细纤维与“外”表面上的原发性皮质骨不存在似乎是组织学相关性，可能表明气囊样组织与骨的关联。
为了验证这个假设，我们检查了几只鸟的骨骼，在这些鸟类中，存在气囊的地方，哪里没有气囊。鸵鸟（Struthiocamelus），moa（Dinornis sp。），灰鹭（Ardea cinerea）和普通肉食（Buteo buteo）的各种骨骼的分析揭示了在活体动物内衬骨的组织特征气囊，完全符合上述非禽类恐龙的组织学。类似地，肌肉附着部位可以从组织学上清楚地区别于附着气囊的部位数字2a-c和S1）。因此，我们认为在次级骨内骨小梁骨中存在纤细的纤维是用于检测与气囊接触的骨表面的新的组织学鉴定方法。我们建议命名这个骨组织“pneumosteum”或“pneumosteal骨”。
在任何气化的哺乳动物或鳄鱼颅骨中都没有发现气胸的组织学特征（数字2d和电子辅助材料，S2）。然而，我们在（Buceros rhinoceros）的气化颅骨中发现了气体（电子补充材料，图S3），这证实了这种组织仅限于恐龙或鸟类的弓箭的假设翼龙仍然未知）。尽管头部充气性可能不是由侵入气囊引起的，但是它与来自呼吸道的软组织相关联。小型雀形目鸟类（杜鹃花;电子补充材料，图S4）中没有气体被解释为是由于没有次级骨小梁。黑鹂的椎骨只由原生骨组成，其体积小，不需要在生长过程中重塑。在功能方面，为什么在某些分类群的气动骨骼中发现了气体，而在另一些分类中则没有。
但是，我们建议在颅内骨小梁和骨内的二氧化碳气体是a参考组织学相关，在化石材料允许的微观4与鸟类气囊密切相关的骨骼的可视识别。这种新方法是独立于宏观结构，如气孔或pleurocoels。因此，通过提供缺乏这种明显相关性的物种和标本（尤其是零星标本）可以有助于揭示气囊的进化历史。我们需要广泛而系统的分类群抽样来揭示我们关于恐龙中是否存在禽类气囊的粗略知识。通过接近这个重要的新颖性的起源建立或反驳跨越这个谱系的这些结构的提示性同源性将是理解呼吸机器的演变的关键。

。

很好的帖子！