Động vật lớn có xương lớn hơn để nâng đỡ cơ thể đồ sộ, nhưng những loài vật nhỏ bé cũng có thể sở hữu bộ xương siêu khỏe.
Bộ xương lớn nhất của động vật còn sống ngày nay thuộc về cá voi xanh (Balaenoptera musculus), nhưng xương chúng không phải đặc nhất hay chắc nhất. Mô xương với mật độ thấp hơn mang lại sức nổi lớn hơn, giúp chúng dễ dàng nổi lên mặt nước để thở sau khi hoàn thành một chuyến lặn sâu.
Tê giác có xương đùi vô cùng chắc khỏe. (Ảnh: Peter van Dam).
Tuy nhiên, tình huống của động vật trên cạn không giống như vậy. Thiếu sự hỗ trợ của nước, những gã khổng lồ mặt đất phải trải qua nhiều thay đổi về cấu trúc trong xương để có thể phát triển đến kích thước lớn hơn. Một trong những động vật trên cạn lớn nhất lịch sử là Patagotitan mayorum, một loài khủng long đã tuyệt chủng. Với chiều dài ước tính 37m và cân nặng khoảng 70 tấn, xương của chúng cần đặc biệt chắc khỏe để nâng đỡ cơ thể.
Trong thế giới động vật, xương đùi cũng thường là loại xương với sức mạnh đáng kinh ngạc, nhưng xương của những con vật nào sẽ đứng đầu?
Một ứng cử viên tiềm năng là tê giác. Nhà sinh vật học tiến hóa Ben Garrod, giáo sư tại Đại học East Anglia, giải thích trong loạt phim tài liệu Secrets of Bones của BBC rằng: "xương đùi tê giác có khả năng chịu được lực nén 109 tấn". Ông đi đến kết luận này khi suy luận từ dữ liệu về hoẵng châu Âu (Capreolus capreolus). Hoẵng châu Âu có chiều cao trung bình chỉ 75 cm và nặng 25kg. Tuy nhiên, thử nghiệm tại Đại học Bath cho thấy xương đùi mảnh khảnh của chúng có thể chịu lực nén tới 1,7 tấn trước khi gãy.
Chuột chù anh hùng (trái) và xương sống của loài vật này (phải). (Ảnh: Julian Kerbis Peterhans/John Weinstein/Field Museum)
Những ứng cử viên đáng gờm khác là chuột chù anh hùng Thor (Scutisorex thori) và chuột chù anh hùng (Scutisorex somereni) sống trong các khu rừng ở Trung Phi. Dù nhỏ bé, xương sống của chúng vô cùng đặc biệt.
Xương sống của người có nhiệm vụ then chốt là nâng đỡ đầu, bảo vệ tủy sống cũng như các mạch máu quan trọng đến và đi từ não. Xương sống rất khó gãy. Bác sĩ phẫu thuật thần kinh Marc Otten ước tính, cần một lực lớn hơn 3.000 newton để làm gãy xương sống cổ. Nhưng độ chắc khỏe này vẫn không sánh được với xương sống của hai loài chuột chù nhỏ bé nói trên.
Chuột chù anh hùng Thor và chuột chù anh hùng là những loài động vật có vú hiếm hoi được biết đến có đốt sống dạng lồng vào nhau. Có thể thấy rõ sự khác biệt khi so sánh xương sống của chúng với chuột chù răng trắng (Crocidurinae).
Xương sống của chuột chù răng trắng (trên) và xương sống của chuột chù anh hùng (dưới). Ảnh: J.A. Allen/Herbet Lang/James Paul Chapin
Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B năm 2020, chuyên gia Stephanie Smith tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Field cùng đồng nghiệp phân tích 3D cấu trúc xương của chúng. Kết quả cho thấy, các đốt sống xếp chặt và dày đặc khác thường. Xương sống của chúng cũng có nhiều cấu trúc giống như thanh gia cố giúp tăng độ bền chắc.
Sức mạnh của chuột chù anh hùng được cho là đã khiến các nhà thám hiểm Mỹ và châu Âu kinh ngạc vào những năm 1910, khi người bản địa Mangbetu ở Congo chứng minh rằng một người đàn ông trưởng thành có thể giẫm lên chúng mà không gây thương tích. Các nhà khoa học chưa rõ chính xác lý do chúng phát triển xương sống đặc biệt như vậy, nhưng một giả thuyết là xương sống chắc khỏe cho phép chúng cuộn và duỗi cơ thể để xé gỗ khi kiếm ăn.