Buzz
Bởi vì phổi thường không tồn tại trong hóa thạch, có thể đặt câu hỏi làm sao các nhà khoa học có thể xác định một cách chắc chắn về khả năng hô hấp của các loài đã tuyệt chủng. Và lời giải đáp nằm trong cấu trúc xương của chúng.
Ở một thời điểm trong lịch sử của Trái Đất, một số nhánh trên cây evoluation đã sử dụng một phương pháp đặc biệt để tăng hiệu quả của việc hít thở và giảm nhiệt độ so với các động vật có vú như chúng ta thực hiện.
Mặc dù ban đầu có vẻ không quá quan trọng, nhưng sự phát triển này đã tồn tại trong một số loài khủng long lớn nhất từng tồn tại trên hành tinh của chúng ta. Nó đã được chứng minh tồn tại bởi ba nhóm loài đã tuyệt chủng khác nhau và tiếp tục tồn tại trong hậu duệ của chúng.
Trong một loạt các nghiên cứu công bố vào cuối năm 2022 và đầu năm 2023, các nhà cổ sinh vật học đã xem xét cấu trúc hóa thạch của một số loài khủng long sớm nhất để hiểu rõ hơn về sự phát triển của họ.
Trong quá trình nghiên cứu, nhiều xương được kiểm tra gần phổi.
Ở các loài chim, hệ thống này bao gồm các túi khí nằm trong xương trải dài khắp cơ thể. Khác với cách động vật có vú thực hiện, thở vào và thở ra là một quá trình duy nhất nhờ vào các xương này, giúp đưa oxy vào máu và loại bỏ nhiệt độ nhanh chóng.
Ngày nay, chỉ loài chim sử dụng hệ thống túi khí. Chim và cá sấu đều có nguồn gốc từ thằn lằn, không phải từ khủng long và thằn lằn bay. Cá sấu không có túi khí, mặc dù hít thở qua phổi.
Tito Aureliano giải thích không có dấu hiệu về túi khí trước khi thằn lằn bay và khủng long tiến hóa.
Ông giải thích về khó thở và nóng bức, và hệ thống túi khí sẽ giúp giảm tình trạng này.
Túi khí phát triển từ khoảng 145 đến 66 triệu năm trước trong các loài theropod, thằn lằn bay và sauropod.
Aureliano tìm hiểu sâu hơn về kỷ Trias để tìm nguồn gốc của túi khí.
Nghiên cứu tập trung vào hai loại sauropodomorphs và một loại khủng long ăn thịt.
Dấu tích trên mô xương hoá thạch tương đồng với những dấu vết được tìm thấy trên các loài chim hiện đại, cho thấy sự thích nghi của hệ thống hô hấp này. Tuy nhiên, không có bất kỳ loài khủng long nào trong số các loài gốc ban đầu có những dấu vết này, ngụ ý rằng hệ thống khí nén sau đầu không tiến hóa ở giai đoạn đó. Điều này cho thấy rằng nó không thể xuất hiện ở tổ tiên chung của khủng long.
Cùng với đó, nhà nghiên cứu Aline Ghilardi, một nhà cổ sinh vật học và giáo sư trợ lý tại Đại học Liên bang Brazil ở Rio Grande do Norte, đã chia sẻ: “Bởi vì các loài khủng long đầu tiên không có cấu trúc khí nén xâm lấn, túi khí chắc chắn đã phát triển sau đó. Và nếu chúng phát triển sau đó, thì theo logic, loài thằn lằn bay cũng phải phát triển nó theo một cách song song”.
Có dấu hiệu cho thấy rằng khủng long và các loài có quan hệ gần gũi đã phát triển xương với các khoang khí ít nhất ba lần.
Nói cách khác, những kết quả này cho thấy ba nhóm loài đã tuyệt chủng đã phát triển cùng một hệ thống hô hấp một cách độc lập. Hiện tượng này được gọi là tiến hóa hội tụ.
Tuy nhiên, các hóa thạch cũng chỉ ra rằng sự phát triển của các túi khí bắt đầu từ thời điểm này. Aureliano giải thích rằng hai con sauropodomorph và một con herrerasaurid mà họ nghiên cứu sống khoảng 233 triệu năm trước đã có túi khí, và loài khủng long pampadromaeus “được tìm thấy trong một lớp đá cao hơn một chút” cũng có những dấu vết này. Mặc dù khoảng thời gian này về mặt địa chất không lớn lắm, nhưng nó đã gây ra “một sự biến đổi lớn” trong bộ xương sauropodomorph. Pampadromaeus có một loại mô mới mà nhóm nghiên cứu nghi ngờ có thể là một bước tiến trong tiến hóa của túi khí.
“Toàn bộ hệ thống mạch máu ở pampadromaeus đều khác”, Aureliano chia sẻ. “Nó ít mạch máu hơn và có các fractal bên trong - các khoang nhỏ để nhận máu và mô mỡ”. Ông cũng thêm rằng điều này sẽ giúp “trong tương lai túi khí xâm lấn sẽ hình thành”.
Ali Nabavizadeh, một nhà cổ sinh vật học và giáo sư trợ lý chuyên ngành giải phẫu học tại Trường Thú y thuộc Đại học Pennsylvania, người không liên quan đến nghiên cứu này, đã ủng hộ các kết luận được đưa ra trong các bài báo này, bao gồm ý tưởng rằng hệ thống đã phát triển ba lần riêng biệt. Tiến hóa hội tụ là “phổ biến trong các loài động vật có xương sống”, theo lời của Nabavizadeh.
Cả Aureliano và Ghilardi đều chỉ ra rằng khí hậu nóng trong kỷ Tam Điệp đóng vai trò quan trọng khiến sự thích ứng này phát triển. Ghilardi đề xuất: “Nếu sinh lý học của bạn tạo ra một cơ thể có khả năng chịu đựng nhiệt độ hiệu quả, bạn sẽ có lợi thế so với các đối thủ. Có thể đây là yếu tố chính giúp khủng long thời kỳ đó thành công”.
Nhóm sau đó đã chuyển sang một loài sauropodomorph khác từ Brazil được gọi là Macrocollum itaquii. Aureliano nói: Macrocollum xuất hiện trên trái đất “8 triệu năm sau Buriolestes, và loài này lớn gấp ba lần”.
Nhóm nghiên cứu đã so sánh các thành phần xương khác nhau của những con khủng long sơ khai với những con khủng long khổng lồ sau này. Họ nhận thấy sự thiếu vắng của hệ thống túi khí ở các loài khủng long sơ khai, như Gnathovorax đã đề cập trước đó. Tuy nhiên, vào cuối kỷ Jura (khoảng 154 triệu năm trước), các loài khủng long sauropoda khổng lồ đã phát triển hệ thống túi khí trên toàn bộ cơ thể, giúp máu chúng ít đậm đặc hơn và phân phối oxy và nhiệt độ hiệu quả hơn.
