Khi nghĩ đến bò sát, chúng ta thường tưởng tượng những sinh vật có vảy như thằn lằn hoặc cá sấu, di chuyển qua các vùng đầm lầy hay đất ngập nước. Tuy nhiên, ít ai nhận ra rằng chim, dù có vẻ ngoài hoàn toàn khác biệt, cũng là một phần của nhóm bò sát.
Tất cả các loài chim, thằn lằn, cá sấu và những loài bò sát khác đều có nguồn gốc từ một tổ tiên chung. Điều này cho thấy rằng các loài bò sát có mối quan hệ họ hàng gần gũi hơn với nhau trong cây tiến hóa so với bất kỳ loài động vật nào khác.
Chúng ta có bằng chứng hóa thạch rõ ràng cho thấy chim tiến hóa từ khủng long. Khi nghĩ đến bò sát, chúng ta thường hình dung những cơ thể dài, vảy bóng và lưỡi đánh hơi. Những hình ảnh này không liên tưởng đến sự nhẹ nhàng hay thân thiện. Ngược lại, lông vũ nhẹ nhàng và tiếng hót líu lo của chim gợi lên hình ảnh hoa cỏ, bay lượn và các đàn lớn làm đẹp bầu trời. Vì vậy, việc liên kết chim với bò sát không phải là điều dễ dàng.
Việc xác định chim có phải là bò sát hay không thuộc về vấn đề phân loại. Carolus Linnaeus, người sáng lập hệ thống phân loại sinh vật hiện đại, đã phân loại chim và bò sát thành hai nhóm riêng biệt. Cách phân loại của Linnaeus dựa hoàn toàn vào các đặc điểm vật lý của động vật hoặc thực vật, gọi là các đặc điểm kiểu hình: bất kỳ điều gì có thể quan sát từ hình dáng của sinh vật đều là đặc điểm kiểu hình. Theo Linnaeus, chim và thằn lằn có hình dạng và hành vi quá khác biệt để có thể là họ hàng.
Ngoài ngoại hình, chim và bò sát cũng khác biệt về mặt sinh lý. Bò sát là loài máu lạnh hoặc biến nhiệt, trong khi chim là loài máu nóng hoặc nội nhiệt. Động vật biến nhiệt điều chỉnh nhiệt độ cơ thể thông qua môi trường bên ngoài, trong khi động vật nội nhiệt duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định bằng cách tạo ra nhiệt từ các quá trình trong cơ thể. Tuy nhiên, một số loài bò sát cũng thể hiện tính nội nhiệt trong một số tình huống, chẳng hạn như trăn cái run để tạo ra nhiệt cho việc ấp trứng.
Cả chim và bò sát đều đẻ trứng, mặc dù nhiều loài rắn lại sinh con. Tuy nhiên, việc phân loại chim và bò sát dựa trên đặc điểm vật lý hoặc sinh lý không hoàn toàn chính xác. Chúng ta cần xem xét cây tiến hóa để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa hai nhóm này.
Chúng ta có thể vẽ các đường tương đồng không chỉ theo chiều ngang mà còn theo chiều dọc, để theo dõi nguồn gốc của hai nhóm sinh vật. Ví dụ, loài người và tinh tinh có chung tổ tiên, từ đó chúng ta phát triển thành các dạng hiện tại. Khi đặt câu hỏi 'Chim có thực sự là loài bò sát không?', chúng ta cần tìm hiểu thời điểm và cách thức loài bò sát và chim tách biệt thành các dạng hiện tại.
Khủng long và cá sấu là tổ tiên xa xưa của thằn lằn và các loài chim hiện đại. Nhóm Archosaurs, bao gồm khủng long, thằn lằn, rùa và tổ tiên của chim, đã tồn tại từ thời kỳ khủng long sơ khai. Hồ sơ hóa thạch cho thấy nguồn gốc của các loài bò sát hiện tại là loài cá sấu đầu tiên sống trên Trái Đất cách đây khoảng 350 triệu năm và khủng long xuất hiện 100 triệu năm sau.
Một phân nhóm của Archosaurs, gọi là Theropods, đã trở thành tổ tiên thực sự của các loài chim hiện nay. Những khủng long này là một trong những loài đầu tiên phát triển cánh và lông vũ. Archaeopteryx là ví dụ tiêu biểu của loài Theropod có cánh. Khi hóa thạch Archaeopteryx được phát hiện vào năm 1860, nó đã mở đầu cho các lý thuyết xác nhận rằng chim tiến hóa từ khủng long.
Phát hiện hóa thạch Xiaotingia Zhengi vào năm 2011 tại Trung Quốc cho thấy nó là họ hàng gần gũi hơn của chim so với Archaeopteryx. Loài chim cổ xưa nhất hiện được biết đến là Epidexipteryx. Nghiên cứu cho thấy loài khủng long bằng kích thước chim bồ câu này có lông vũ sáng như dải ruy băng, không phải để bay mà có thể để giữ thăng bằng trên cành cây.
Câu hỏi là tại sao một nhóm bò sát sống trên cạn lại chọn phát triển khả năng bay? Một giả thuyết cho rằng những loài bò sát này có thể đã tiến hóa để phát triển cánh dài hơn và có lông vũ, giúp chúng leo lên và xuống các vách đá và núi. Sự phát triển của lông vũ có thể bắt đầu để phục vụ cho mục đích khác ngoài bay, như di chuyển hiệu quả hơn. Việc sử dụng khí động học để điều hướng địa hình khó khăn có thể là một bước tiến rõ ràng.
Một bằng chứng quan trọng ủng hộ lý thuyết chim tiến hóa từ khủng long là tỷ lệ trao đổi chất cao và sự tăng trưởng nhanh của khủng long. Các loài bò sát máu lạnh thường có tỷ lệ trao đổi chất và tăng trưởng chậm hơn so với chim và động vật có vú máu nóng. Các nhà khoa học cho rằng sự hoạt động này của cơ thể có thể cho thấy khủng long đang phát triển khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể cho một số nhiệm vụ và thích nghi với môi trường. Đây là hiện tượng gọi là nội nhiệt tùy ý.
Chim, dù được coi là loài bò sát, đã trải qua một quá trình tiến hóa phong phú và thú vị để trở thành những sinh vật bay lượn hiện nay. Từ tổ tiên chung với bò sát, chim đã phát triển các đặc điểm độc đáo, làm cho chúng trở thành một nhóm đặc biệt trong thế giới động vật. Điều này không chỉ làm sáng tỏ mối quan hệ tiến hóa giữa các loài mà còn mở ra nhiều khám phá mới về sự đa dạng và tiến hóa của sự sống trên Trái Đất.