即使是恐龙也无法摆脱感冒

化石化的脊椎骨显示, the sauropod Dolly 可能患上了真菌性呼吸道感染。
large sauropod dinosaurs illustrated in a swampy lake
MOR 7029 的假想生命复原图,显示了可能患有肺炎样的外在症状,包括咳嗽、呼吸困难、流鼻涕、发烧和体重减轻等。Woodruff 等人(2022 年)和 Corbin Rainbolt

大约 1.5 亿年前,美国西南部蒙大拿州的一只长颈恐龙病得很重。这只不幸的蜥脚类恐龙可能经历了喉咙痛、头痛和呼吸困难。

尽管这只恐龙早已作古,但这种疾病的迹象保存在其颈骨上,表现为结节状的生长物。一个由古生物学家、兽医和其他解剖学专家组成的团队确定,这些异常结构可能是由一种类似于现代鸟类所患真菌感染引起的。这些生长物代表了恐龙呼吸道感染的首次证据,并可能揭示恐龙生理学的某些方面。该团队于 2 月 10 日在《科学报告》杂志上发表了这一结论。

“我看过来自世界各地的蜥脚类恐龙,从来没有见过这样的特征,”蒙大拿州马尔塔市大平原恐龙博物馆古生物学主任、该研究的合著者 Cary Woodruff 说。“这有助于我们了解这些恐龙所处的世界——什么样的疾病和瘟疫困扰着这些‘暴君蜥蜴’。”

恐龙遭受的许多疾病很可能永远是个谜,因为它们没有在骨骼上留下痕迹。然而,古生物学家已经发现了各种疾病的化石证据,从牙齿感染到骨折、关节炎和癌症。

Woodruff 及其团队检查的这只恐龙于 1990 年首次被发现,并为纪念 Dolly Parton 而被昵称为“Dolly”。该化石的外观与梁龙(diplodocus)相似,梁龙是晚侏罗时期另一种长颈食草恐龙。Dolly 死时可能在 15 到 20 岁之间,体长约 60 英尺。

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当 Woodruff 和他的同事检查 Dolly 的脊椎骨时,他们注意到了一些奇怪的地方。

他说,恐龙与其现存的鸟类亲戚有很多解剖学上的共同特征,并且被认为呼吸方式与鸟类相似。鸟类的呼吸系统比哺乳动物更有效,其肺部有额外的气囊,并且结构深入骨骼。恐龙在与骨骼相连的呼吸组织处也有被称为气腔(pleurocoels)的凹陷。“我喜欢用吸尘器的比喻,”Woodruff 说。“呼吸组织就像软管,骨头就像吸尘器罐,而软管连接到真空的地方就是气腔。”

通常,该区域的骨骼非常光滑。但在 Dolly 的身上,多个脊椎骨左右两侧的气腔边缘凹凸不平、粗糙——有点像一块被石化的西兰花。“从里面伸出来的是非常粗糙、结节状、不规则的骨骼增生,”Woodruff 说。“那就是这不正常的‘确凿证据’。”

Dolly 受感染的脊椎骨的 CT 扫描图。受感染脊椎骨的照片和扫描模型(分别为 A 和 B)。(C) Dolly 的异常组织成分(左)与‘正常’蜥脚类恐龙(右)的对比。白箭头指向外部可见的异常骨骼增生,黑箭头指向内部不规则处。Woodruff 等人。

为了了解可能导致这些生长物的原因,他和他的团队寻找 Dolly 最亲近的现存亲戚——鸟类和鳄鱼科动物——身上是否存在类似的疾病。Woodruff 说,在鳄鱼科动物中,呼吸道“不如鸟类发达”,并且呼吸组织不侵入骨骼。然而,鸟类可能患上并扩散到骨骼(与 Dolly 的病变部位相同)的呼吸道感染。

为了缩小 Dolly 所患感染的类型,研究人员对受累的脊椎骨进行了 CT 扫描。Woodruff 说,在现代鸟类中,一些呼吸道疾病会在骨骼外部引起壳状生长物。但在 Dolly 的身上,扫描显示,骨骼内部也“非常混乱”。

毫不奇怪,没有一种现存的疾病能与这种古代爬行动物的生长物完全匹配。然而,Dolly 的病情最符合一种非常常见的感染——曲霉菌病。当鸟类和人类吸入某些真菌孢子时,就会发生这种感染。

当这些感染到达骨骼时,它们已经有足够的时间对肺部和相关组织造成破坏。患有曲霉菌病的鸟类经常会咳嗽、发烧和体重减轻。如果患病的鸟类没有得到治疗,这种疾病可能导致致命的肺炎,就像 COVID-19 对人类一样。

总而言之,Dolly 肯定感觉非常难受。

“我们无法确定 Dolly 是因为这种疾病而死亡,还是因为明显生病或脱离群体成为捕食者的容易目标,”Woodruff 说。“但我们可以肯定,无论以何种方式,最终都导致了这只动物的死亡。”

a sauropod diagram showing its skeleton and highlighting the respiratory system and muscles. a human stands beneath it to show size comparison
蜥脚类恐龙复杂而曲折的肺部结构,以及 MOR 7029(即 Dolly)的假想感染途径。人类比例尺是一个身高 67 英寸的站立男子的轮廓。Woodruff 等人,以及 Francisco Bruñén Alfaro。

虽然 Dolly 可能没有患上与今天鸟类完全相同的疾病,但其骨骼上的生长物支持了恐龙易患真菌性呼吸道感染的观点,并可能为我们了解它们的免疫系统提供了线索。“哺乳动物和鸟类的免疫系统差异很大,所以如果我们有一个非鸟类恐龙,它呼吸方式像鸟类,并且患有类似鸟类的呼吸道感染,那么它的免疫反应很可能更像鸟类,而不是哺乳动物或其他爬行动物,”Woodruff 说。

未参与此项研究的宾夕法尼亚大学兽医学院比较解剖学家兼古生物学家 Ali Nabavizadeh 表示,这些发现为我们理解恐龙疾病开辟了“一个全新的维度”,同时也为我们了解蜥脚类恐龙的肌肉骨骼系统提供了新的见解。Dolly 的感染也加强了恐龙与现代鸟类解剖学之间的联系。

“这篇论文提供了又一证据,表明现代恐龙——鸟类——在生物学上与其已灭绝的非禽类恐龙亲戚有多么相似,甚至表现出相似的疾病,”他在一封电子邮件中说。

Nabavizadeh 表示,未来,在世界各地的馆藏中寻找蜥脚类恐龙脊椎骨上类似的病变,或许能揭示这些恐龙呼吸道感染的普遍程度。

“我很高兴看到这些发现将如何增进我们对这些令人惊叹的巨大生物的呼吸和循环系统的了解。”

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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