Khủng long bốn cánh từ Trung Quốc hé lộ cách tiến hóa từng "phát minh" khả năng bay hai lần

Hóa thạch khủng long bốn cánh Norellraptor barsboldi tại Trung Quốc vừa chứng minh khả năng bay lượn từng được tự nhiên phát minh hai lần độc lập. Phát hiện này đập tan quan niệm cũ, làm thay đổi hoàn toàn hiểu biết bấy lâu của giới khoa học về nguồn gốc và con đường tiến hóa của loài chim.

Bấy lâu nay, câu hỏi liệu loài chim hiện đại và những loài khủng long có cánh từng học bay từ cùng một tổ tiên chung hay không vẫn luôn là một ẩn số lớn chia rẽ giới cổ sinh vật học toàn cầu. Lời giải bất ngờ xuất hiện từ lòng đất tại phía tây tỉnh Liêu Ninh, Trung Quốc, nơi phát lộ bộ xương hóa thạch gần như hoàn chỉnh của một loài săn mồi cỡ nhỏ mang tên Norellraptor barsboldi.

Được phát hiện tại hệ tầng Jiufotang thuộc thế Phấn trắng sớm, sinh vật dài 57 cm này thuộc nhóm microraptorine - những kẻ săn mồi nhỏ có lông vũ và là họ hàng gần gũi của loài chim nhưng rẽ theo một nhánh tiến hóa riêng. Dấu vết lông vũ lưu lại rõ nét ở cả chi trước, chi sau và đuôi cho thấy nó sở hữu tới bốn chiếc cánh, mở ra cơ hội giải mã bí ẩn cơ học bay lượn thời tiền sử.

Mẫu vật Norellraptor barsboldi mang lại giá trị nghiên cứu đặc biệt nhờ độ nguyên vẹn phi thường. Khảo sát cấu trúc vi mô của xương quay bên cẳng tay trái, kết hợp với độ gắn kết và bề mặt các khớp xương chi, nhóm nghiên cứu xác định cá thể này đã sống ít nhất ba năm và hoàn toàn vượt qua giai đoạn non nớt trước khi chết.

Chi tiết này đóng vai trò tiên quyết, loại trừ hoàn toàn khả năng nhầm lẫn cấu trúc xương do sự thay đổi hình thái sinh trưởng giữa cá thể non và trưởng thành. Nhờ đó, các nhà khoa học có được một hệ quy chiếu giải phẫu chuẩn xác tuyệt đối để đối chiếu loài vật này với chim sơ khai và các loài khủng long có họ hàng gần thuộc nhánh Paraves.

Khi tiến hành phân tích tiến hóa sâu rộng, các nhà nghiên cứu đã nhận diện được 194 biến đổi xuyên suốt dòng dõi microraptorine. Đáng kinh ngạc là khoảng 30 phần trăm các đặc điểm nhận dạng của nhóm này lại xuất hiện song song ở dòng dõi loài chim sơ khai (nhánh Avialae).

Cả hai nhóm đều sở hữu chi trước phát triển vạm vỡ, cấu trúc xương sườn và xương ức biến đổi phục vụ việc gắn cơ, xương trụ kéo dài tương đối so với xương cánh tay, và đặc biệt là sự hiện diện của lông cánh con - dạng lông vũ định hướng luồng khí trên ngón tay cái vốn vẫn tồn tại trên đôi cánh của loài chim ngày nay.

Ban đầu, mức độ trùng khớp kỳ lạ này rất dễ khiến người ta tin rằng cả hai đã thừa hưởng chung một bản thiết kế bay lượn từ một tổ tiên xa xưa. Tuy nhiên, khi nhóm tác giả dựng lại trình tự xuất hiện của từng nấc thang giải phẫu theo dòng thời gian, sự thật hoàn toàn trái ngược mới chính thức phát lộ.

Ở nhóm microraptorine, các xương ngón tay tiêu giảm ngắn lại trước tiên - làm suy giảm chức năng cầm nắm của bàn tay - rồi sau đó xương ức mới dài ra và các xương cổ tay, bàn tay mới dính liền nhau. Ngược lại, ở dòng dõi chim sơ khai, tiến trình diễn ra theo thứ tự đảo nghịch: xương ức kéo dài cùng các xương cổ tay dính liền lại xuất hiện trước, rất lâu trước khi các xương ngón tay bị thu ngắn.

Sự tréo ngoe về mặt trình tự này tương tự như hai kỹ sư hàng không độc lập cùng chế tạo ra những chiếc máy bay có hình dáng khí động học y hệt nhau, nhưng một người lắp khung thân trước khi thu nhỏ càng đáp, còn người kia làm điều ngược lại.

Điều đó chứng minh chắc chắn rằng cả hai nhóm đã tự giải quyết cùng một bài toán thích nghi trên không bằng những con đường tiến hóa hoàn toàn tách biệt.