Tại sao thằn lằn lại chạy bằng hai chi sau?

Tại sao lại phải chạy chỉ bằng chi sau khi cả 4 chi mà tạo hóa ban tặng phối hợp với nhau rất nhịp nhàng? Đây là câu hỏi khiến Christofer Clemente phải đau đầu.

Đối với loài chim và linh trưởng, chỉ có một câu trả lời hoàn hảo: chim đã biến đổi chi trước thành đôi cánh, linh trưởng phải dùng tay để làm những việc phù hợp hơn. Vậy tại sao một số con thằn lằn lại trở thành động vật hai chân? Có phải chúng đã tiến hóa để phi nước kiệu với hai bàn chân hay dáng đứng thẳng của chúng chỉ đơn giản là một món quà may mắn? Nóng lòng muốn tìm lời giải đáp, Clemente cùng các cộng sự Philip Withers, Graham Thompson và David Lloyd đã quyết định tìm hiểu loài thằn lằn bay (dragon lizard) phát triển cách thức chạy bằng hai chân như thế nào. 

Điều đầu tiên Clemente phải làm là bắt được những con thằn lằn này. Thật may mắn Thompson là bậc thầy trong việc đuổi bắt thằn lằn. Rong ruổi khắp vùng hẻo lánh ở Australia, Clemente và Thompson cuối cùng đã tóm được 16 loài thằn lằn bay, từ loài thằn lằn bay cổ có mào đến loài thằn lằn C. rubens cực kì hiếm được tìm thấy tại một trang trại nuôi gia súc miền tây Australia xa xôi. Quay trở về phòng thí nghiệm Perth, Clemente và Withers để lũ thằn lằn chạy trên chiếc cối xay guồng rồi quay phim chúng cho đến khi tất cả chúng đều mệt lử.

Tại sao lại phải chạy chỉ bằng chi sau khi cả 4 chi mà tạo hóa ban tặng phối hợp với nhau rất nhịp nhàng? (Ảnh: Simon Pynt, Courtesy Dr. C. Clemente)

Clemente thú nhận rằng khi mới bắt đầu, ông đã nghĩ rằng thằn lằn có thể chia tách thành hai nhóm: nhóm thằn lằn chạy chủ yếu bằng hay chân đôi khi sử dụng cả bốn chân; và nhóm thằn lằn không bao giờ đứng thẳng mà chạy bằng hai chân. Nhưng sự thực không phải như thế. Ngay cả những con thằn lằn ông chưa bao giờ thấy chúng chạy bằng hai chân trong tự nhiên cũng cố gắng bước vài bước bằng chi sau của mình. Thực ra xu hướng chạy trên hai chân của thằn lằn dường như có tính liên tục. Loài thằn lằn C. rubens và loài P. minor chỉ dành khoảng 5% thời gian của chúng đi trên hai chân sau trong khi loài L. gilberti lại sử dụng chi sau đến 95% tổng số thời gian.

Tò mò muốn tìm hiểu liệu có phải cơ chế động vật hai chân đã tiến hóa hay không, Clemente đã dựng cây phả hệ của thằn lằn rồi vẽ biểu đồ tỉ lệ thời gian mỗi loài thằn lằn sử dụng chi sau nhưng ông không phát hiện ra mối liên hệ nào. Thằn lằn không tiến hóa để đi trên hai chân. Một nguyên nhân nào đó đã khiến chúng giải phóng chi trước của mình, nhưng đó là nguyên nhân nào?

Theo Clemente, các nhóm nghiên cứu khác cũng đề xuất một số nguyên nhân giải thích hiện tượng đứng thẳng ở thằn lằn. Có lẽ việc chạy trên hai chân sẽ nhanh hơn và tiết kiệm hơn là chạy bằng bốn chân. Nhưng khi Clemente phân tích đoạn phim quay cảnh thằn lằn chạy, ông nhận ra rằng chạy bằng chân sau thật ra lại tốn nhiều năng lượng hơn trong khi những vận động viên điền kinh hai chân lại chẳng hề nhanh hơn đồng loại bốn chân của nó. Biết được điều đó, Peter Aerts cho rằng thằn lằn đã cải thiện tính linh họat của chúng bằng cách chuyển trọng tâm khối lượng cơ thể lên phần hông.Clemente băn khoăn liệu hai chi trước của thằn lằn được giải phóng khỏi mặt đất có phải là vì vị trí trọng tâm khối lượng cơ thể bị dịch chuyển. Có lẽ chúng đang thực hiện hành động giống như chúng ta nhấc bánh trước xe lên khỏi mặt đất.

Phối hợp với David Lloyd và mô hình hóa cử động chạy của thằn lằn khi chúng tăng tốc, các nhà khoa học nhận thấy có một mối liên hệ chặt chẽ giữa gia tốc của chúng với chi trước được nhấc lên khỏi mặt đất. Clemente giải thích rằng bằng cách chuyển trọng tâm trọng lượng cơ thể - hành động chuyển lực lên phần thân, nhấc hai chi trước lên khỏi mặt đất giúp chúng chạy khi đứng thẳng. Do đó chạy trên hai chi sau là kết quả tự nhiên của việc chạy nhanh ở loài thằn lằn. Clemente thêm rằng: “Một số loài thằn lằn bay đã khai thác được kết quả này và lựa chọn trở thành động vật hai chân vì nó có được một số lợi thế. Nhưng chúng tôi vẫn chưa biết được những lợi thế đó là gì”.

Bài viết tham khảo:

Clemente, C. J., Withers, P. C., Thompson, G. and Lloyd, D. Why go bipedal? Locomotion and morphology in Australian agamid lizards (Tại sao lại trở thành động vật hai chân? Vận động và hình thái của loài thằn lằn agamid Australia). The Journal of Experimental Biology, vol 21, p. 2058-2065, June 13, 2008.