Các nhà cổ sinh vật học phát hiện bộ xương hoàn chỉnh hiếm thấy của một loài chim sống trong kỷ Phấn trắng với đặc điểm tiến hóa khác thường.
Ngày nay, giả thuyết chim có nguồn gốc từ khủng long được chấp nhận rộng rãi, nhưng giới nghiên cứu vẫn phải vật lộn để hiểu làm thế nào mà sự kiện tiến hóa tuyệt vời này xảy ra. Quá trình đó được cho là bao gồm một số biến đổi mạnh mẽ nhất về mặt hình thái, sinh thái và chức năng, cuối cùng tạo ra những đặc điểm cơ thể đặc trưng ở chim.
Hóa thạch Cratonavis zhui.
Giờ đây, một hóa thạch chim 120 triệu năm tuổi mới được phát hiện ở Trung Quốc càng làm phức tạp thêm vấn đề này khi trưng bày một hộp sọ giống khủng long có khớp nối với cơ thể giống chim. Ngoài ra, mẫu vật hóa thạch - có tên là Cratonavis zhui - còn bảo tồn xương bả vai và xương bàn chân có chiều dài bất thường, khiến nó nổi bật so với tất cả các loài chim khác.
Ảnh chụp và bản dựng kỹ thuật số của hóa thạch Cratonavis zhui. (Video: Wang Min)
Nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Nature Ecology & Evolution vào ngày 2/1, được thực hiện bởi các nhà chuyên gia từ Viện Cổ sinh vật học Động vật có xương sống và Cổ nhân loại học (IVPP) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Cratonavis zhui được định vị nằm giữa nhóm chim thủy tổ Archaeopteryx (trông giống bò sát hơn) và chim Ornithothoraces (có nhiều đặc điểm giống chim hiện đại) trong cây tiến hóa.
Để nghiên cứu hộp sọ hóa thạch, trước tiên các nhà khoa học sử dụng phương pháp chụp cắt lớp vi tính (CT) có độ phân giải cao. Sau đó, họ quét kỹ thuật số rồi tái tạo lại hình dạng và chức năng ban đầu của hộp sọ.
Kết quả cho thấy hộp sọ Cratonavis zhui có hình thái gần giống với hộp sọ của các loài khủng long, như Tyrannosaurus rex (khủng long bạo chúa), hơn là giống chim.
"Đặc điểm hộp sọ nguyên thủy nói lên thực tế rằng hầu hết các loài chim thuộc kỷ Phấn trắng như Cratonavis zhui không thể di chuyển mỏ trên của chúng một cách độc lập đối với nắp sọ và hàm dưới - một sự thay đổi về chức năng được thấy rộng rãi ở các loài chim còn sống, góp phần tạo nên sự đa dạng sinh thái to lớn của chúng", Tiến sĩ Li Zhiheng từ IVPP, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích.
Hộp sọ của Cratonavis zhui giống khủng long bạo chúa hơn chim hiện đại. (Ảnh: Wang Min)
Đối với xương bả vai dài kỳ lạ ở Cratonavis, đồng tác giả Wang Min cho biết nó có chức năng quan trọng đối với việc bay lượn của loài chim, đồng thời mang lại sự ổn định và linh hoạt.
"Chúng tôi theo dõi những thay đổi của xương bả vai xuyên suốt quá trình chuyển đổi từ khủng long chân thú sang chim và nhận thấy xương bả vai dài ra có thể làm tăng lợi thế cơ học của cơ đối với việc co/xoay xương cánh tay, giúp bù đắp cho khả năng bay kém phát triển ở loài chim sơ khai này", Wang nói.
Nghiên cứu cũng cho thấy xương bàn chân đầu tiên của Cratonavis đã được chọn lọc trong quá trình chuyển đổi giữa khủng long và chim để có chiều dài ngắn hơn, chưa bằng 1/4 chiều dài của xương bàn chân thứ hai. Sau đó, nó mất khả năng tiến hóa khi đạt đến kích thước tối ưu.
Theo đồng tác giả Zhou Zhonghe, Tiến sĩ tại IVPP, các hình thái bất thường của xương bả vai và xương bàn chân ở Cratonavis làm nổi bật độ linh hoạt của bộ xương ở những loài chim sơ khai. Thay đổi trong các yếu tố này cho thấy khả năng tiến hóa cụ thể của chúng do tương tác giữa sự phát triển, chọn lọc tự nhiên và cơ hội sinh thái.