Khám phá chim Thuỷ cổ - phát hiện dấu hiệu đáng ngạc nhiên về loài khủng long

Loài chim thuỷ cổ giống loài chim ăn thịt được xem như là loài chím nguyên thuỷ đầu tiên, tuy nhiên nghiên cứu hé mở rằng loài này có hình dáng không giống chim như các nhà khoa học mong đợi.

Thực tế, nghiên cứu có tính chất quan trọng thực hiện bởi nhà cổ sịnh học Gregory M. Erickson của Đai học bang Florida đã tìm thấy hình ảnh đầu tiên của loài chim thuỷ cổ học (từ Hy Lạp với đối cánh cổ đại) đã sống 150 triệu năm trước trong thời kỳ cuối kỷ Jura tại Đức. Ở đây, loài động vật này được viết lại như là loài khủng long nhiều lông - với đặc điểm của chim bên ngoài và đặc điểm của khủng long bên trong.

Đó là bởi vì những hình ảnh mới về các tế bào cổ đại và khối máu bên trong bộ xương của sinh vật có móng vuốt, lông và cánh cho thấy sự phát triển và tiến hoá rất chậm chạp, mất rất nhiều năm tương tự giống khủng long, từ chim tiến hoá thành. Trái ngược hẳn, các loài chim đang tồm tại phát triển rất nhanh và trưởng thành chỉ trong vài tuần.

Việc đào bới đã cho thêm phát hiện mới về sự phát triển của bộ xương rất nhanh ở tất cả các loài chim đang sinh sống tuy nhiên thật ngạc nhiên là riêng loài chim thuỷ cổ lại không có đặc điểm này. Nghiên cứu này được công bố vào 9/10/2009 trên tờ PLoS ONE. Cộng tác cùng Erickson, một phó giáo sư tại khoa Khoa học sinh học của Trường Florida State và một cộng tác viên nghiên cứu tại Bảo tàng Lịch sử tự nhiên của Mỹ, đồng tác giả với nhà sinh học Brian D.Inouuye tại trường đại học Florida State và các nhà khoa học Mỹ, cũng như các nhà nghiên cứu từ nhiều nước Đức và Trung Quốc.

“Các loài chim đang sinh sống trưởng thành rất nhanh,” ông Erickson nói. “ Đó là lý do tại sao chúng tôi hiếm khi nhìn thấy chim non trong đàn chim bồ câu số lượng trung bình. Các loài sinh trưởng chậm như Chim thuỷ cổ trông sẽ lạ đối với những người quan sát chim hiện tại.”

Ông cũng nói thêm các bằng chứng cũng khẳng định rằng các loài chim thực chất chính là loài khủng long. “Tuy nhiên loài chim đầu tiên giống khủng long hoặc thậm chí là giống chim thì như thế nào? Hầu như không có gì ghi lại quá trình sinh học của loài chim Thuỷ cổ. Cũng từng có một hội thảo tranh luận về việc bằng cách nào chúng có thể bay được. Một số người đã đưa ra gợi ý là sinh vật lý học của các loài chim thời kỳ đầu có thể khác so với các loài đang sinh sống, tuy nhiên không ai tiến hành kiểm tra hoá thạch gần với tổ tiên loài chim cả.”

Đây là hình ảnh cùng hình ảnh đối lập của loài chim Munich (Ảnh: Mick Ellison/AMNH)

Các bằng chứng hoá thạch còn lại về loài chim Thuỷ cổ này được tìm thấy tại Đức năm 1860, một năm sau khi định luật về “Nguồn gốc của các loài” của Darwin ra đời. Cùng với sự kết hợp của các đặc điểm của loài chim, bao gồm lông và xương đòn và những đặc điểm giống loài bò sát như răng, bàn tay 3 ngón và có đuôi dài - bộ xương giúp cho học thuyết tiến hoá trở nên có cơ sở hơn. Những năm 1960 nhà nghiên cứu tiến hoá học Thomas Henry Huxley đã phát hiện ra Loài chim Thuỷ cổ là sự giao hoà hoàn hảo giữa loài chim và loài bò sát. Erickson gọi đó là “ con đẻ của sự tiến hoá”

“Các nghiên cứu của chúng tôi yêu cầu sự cộng tác lớn, chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm để kết luận bằng cách nào loài Thuỷ cổ phát triển và so sánh với sự phát triển của các loài chim đang sinh sống, có mối gần gũi với loài khủng long, và các loài chim cổ khác.” Erickson nói.

“Tôi đã tới Munich cùng đồng nghiệp Mark Norell từ Bảo tang Lịch sử tự nhiên của Mỹ và chúng tôi đã gặp Oliver Rauhut, người phụ trách bô sưu tập Cổ sinh học và Địa chất học, hiện đang lưu giữ một con chim Thuỷ cổ đang trưởng thành và đó là một trong 10 mẫu xét nghiệm phát hiện được từ trước tới nay. Từ mẫu xét nghiệm này chúng tôi lấy ra một mẫu xương nhỏ và xét nghiệm qua kính hiển vi.”

Thật ngạc nhiên, xương của chim Thuỷ cổ đang lớn này không phải là loại phát triển nhanh và có mạch máu như ở loài khủng long. Erickson cũng đã phát hiện ra xương mạch máu giống với loài thằn lằn.

Ông hỏi, “ Có phải chim Thuỷ cổ phát triển theo một cách duy nhất không?”

Để giải thích loại xương lạ này, các nhà nghiên cứu kiểm tra các các loài có thích thước khác nhau của khủng long và có mối quan hệ gần gũi với loài chim Thuỷ cổ, bao gồm loài thằn lằn móng vuốt, một loài chim ăn thịt có tiếng tại Công viên kỷ Jura. Sau đó họ gửi cho các đồng nghiệp ở Trung quốc các mẫu vật của 2 loài chim cổ nhất: Jeholornis prima, có đuôi dài và loài Sapeornis chaochengensi có đuôi ngắn, mỗi loài đều có 3 ngón tay và răng.

“Trong mẫu vật khủng long nhỏ nhất, và trong một loài chim cổ, chúng toi phát hiện ra loại xương giống nhau như mẫu xương của chim Thuỷ cổ đang trưởng thành,” Ông Erickson nói.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu lắp các tỷ lệ hình thành xương theo các kích thước của bộ xương chim Thuỷ cổ để đoán tỷ lệ phát triển của chúng.

“Chúng tôi thấy con trưởng thành sẽ mất khoảng 970 ngày để sinh trưởng.” Ông nói tiếp. “Một số loài chim ngày nay có cùng kích thước có thể như thế trong 8-9 tuần. Ngược lại, tỷ lệ phát triển tối đa ở chim Thuỷ cổ tương tự với khủng long, chậm hơn 3 lần so với các loài chim đang sinh sống và nhạnh hơn 4 lần so với loài bò sát đang tồn tại".

“Từ những phát hiện này, chúng tôi thấy sự chuyển giao về sinh vật học và trao đổi chất thành loài chim thực sự diễn ra mất hàng triệu năm sau loài chim Thuỷ cổ. Tuy nhiên, có thể rất quan trọng, chúng tôi cũng chứng minh được loài khủng long giống loài chim có thể bay thậm trí cùng với các đặc điểm sinh vật học của khủng long.”

Inouye nhận xét thêm, “Các dữ liệu của chúng tôi về tỷ lệ phát triển và sự tồn tại của khủng long đang mang ngành sinh vật học và sinh học về dân số loài hiện đại tới một lĩnh vực tập trung nhiều hơn vào việc tìm kiếm và xác định ra tên các loài hoá thạch.”

Tài trợ cho nghiên cứu này là Quỹ thành lập Khoa học quốc gia (NFS), Deutsche Forschungsgemeinschaft của Đức (DFG), và các dự án nghiên cứu của bộ Khoa học và công nghệ Trung Quốc

Góp công cùng Erickson (tác giả đầu tiên) và Brian Inouye của khoa Khoa học sinh học của trường ĐH bang Florida tại Tallahassee, Fla, đồng tác giả của tờ PLoS ONE đó là Oliver W. M. Rauhut, phụ trách bộ suư tập cổ sinh học và địa chất học bang Bavarian, LMU Munich, Đức; Zhonghe Zhou, viện nghiên cứu cổ sinh học Vertebrate thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, Bắc Kinh, Trung Quốc; Alan Turner , Khoa Khoa học giải phẫu, đại học Stony Brook, Stony Brook, N.Y.; Dongyu Hu, Viện nghiên cứu cổ sinh học, Shenyang, Đại học Normal, Shenyang, Trung Quốc; và Mark Norell, phòng cổ sinh học, bảo tang Lịch sử tự nhiên Mỹ, New York, Mỹ.

Tham khảo:

1. Erickson et al. Was Dinosaurian Physiology Inherited by Birds? Reconciling Slow Growth in Archaeopteryx. PLoS ONE, 2009; 4 (10): e7390 DOI: 10.1371/journal.pone.0007390