Buzz
Mặc dù đà điểu, chim emu và chim kiwi đều không bay, điều này không có nghĩa tổ tiên của chúng cũng vậy. Các phát hiện từ hóa thạch và phân tích di truyền chỉ ra rằng những loài chim khổng lồ này từng có tổ tiên là những “phi công” thực thụ.
Ngày nay, đà điểu thường được xem như biểu tượng của những loài chim không bay. Với thân hình đồ sộ và đôi cánh nhỏ, chúng sống chủ yếu trên mặt đất, khiến người ta nghĩ rằng tổ tiên của chúng cũng không bao giờ biết bay. Tuy nhiên, khoa học tiến hóa lại đưa ra một câu trả lời khác biệt, dựa vào bằng chứng hóa thạch và các phân tích hình thái học hiện đại.
Bằng chứng quan trọng nhất đến từ một loài chim cổ đại có tên Calciavis grandei, sinh sống vào đầu kỷ Eocene, khoảng 52 triệu năm trước. Hóa thạch của loài chim này được phát hiện trong trầm tích đá vôi của Hệ tầng Green River ở Bắc Mỹ. Mẫu hóa thạch đặc biệt tốt cho phép các nhà khoa học khảo sát kỹ lưỡng cấu trúc xương cánh và dấu vết lông bay không đối xứng.
Calciavis grandei thuộc họ Lithornithidae, nhóm chim cổ đại quan trọng trong cây phát sinh chủng loài của các loài chim hiện đại. Các lông cánh chính của loài này có thân dày và phiến lông không đối xứng rõ rệt, cho thấy khả năng bay chủ động bằng cách vỗ cánh, không chỉ lượn thụ động. Các phân tích hình thái học cho thấy tải trọng cánh và tỷ lệ sải cánh của nó phù hợp với khả năng bay bền bỉ.
Ngoài cấu trúc lông và cánh, các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỷ lệ khung hình của Calciavis grandei giống với các loài chim vỗ cánh liên tục ngày nay. Điều này củng cố giả thuyết về khả năng thực hiện những chuyến bay dài, thay vì chỉ bay ngắn khi bị đe dọa. Phân tích xương ức của Lithornis cũng cho thấy nó khác biệt rõ rệt với kiểu bay bùng nổ của các loài chim Tinamidae hiện đại, mà phù hợp với các loài chim bay bền, vỗ cánh lướt.
Trong các mô hình phân biệt giữa bay bùng nổ và bay bền hiếu khí, dữ liệu cho thấy Lithornis luôn được xếp vào nhóm chim có khả năng bay bền. Điều này chứng minh rằng các loài chim cổ đại này không phải là loài chim vụng về, mà là những loài di cư, làm chủ khả năng bay đường dài nhờ vào sức bền hiếu khí.
Về mặt phát sinh chủng loài, họ Lithornithidae có mối quan hệ gần gũi với tổ tiên chung của nhóm Paleognathae, bao gồm đà điểu, emu, kiwi và những loài chim không bay khác hiện nay. Hóa thạch của chim đá phiến được tìm thấy ở Bắc Mỹ và châu Âu, trải dài từ kỷ Paleocen đến đầu kỷ Eocen, cho thấy những loài chim cổ này từng có mặt rộng khắp bán cầu Bắc và nhiều lục địa.
Không chỉ hóa thạch, những loài chim còn tồn tại đến nay cũng cung cấp bằng chứng quan trọng. Nhóm Tinamiformes sống ở Nam Mỹ, là một phần của nhóm chim cổ và vẫn duy trì khả năng bay. Mặc dù cấu trúc xương ức và cột sống thấp làm giảm hiệu quả bay, chúng vẫn có thể vỗ cánh mạnh mẽ để nhanh chóng cất cánh, khác hẳn với đà điểu hay chim emu sống hoàn toàn trên mặt đất.
Các loài như Rhynchotus rufescens, sống ở đồng cỏ Nam Mỹ, có thể thực hiện các chuyến bay vỗ cánh liên tục trong khoảng cách ngắn đến trung bình. Loài Nothura maculosa, nhỏ hơn và thường gặp ở các vùng nông nghiệp, cũng có khả năng bay thực sự, dù không bay cao hay xa. Những đặc điểm này cho thấy khả năng bay chưa bao giờ hoàn toàn biến mất trong dòng dõi chim cổ.
Các nghiên cứu phát sinh chủng loài còn cho thấy Tinamiformes không phải là nhánh ngoại vi, mà là thành viên chủ chốt trong nhóm Paleognathae. Điều này dẫn đến một suy luận quan trọng dựa trên định lý Dollo. Theo nguyên lý này, những đặc điểm phức tạp như khả năng bay, đòi hỏi sự phối hợp hoàn hảo của nhiều cấu trúc giải phẫu và phát triển, hầu như không thể bị mất rồi tái tạo lại hoàn toàn trong quá trình tiến hóa.
Nếu tổ tiên của nhóm Paleognathae mất khả năng bay, thì việc một nhánh như Tinamiformes đột ngột lấy lại khả năng này là điều gần như không thể. Bay là một chức năng phức tạp, liên quan đến xương ức, đai ngực, hệ cơ và hô hấp. Khi các cấu trúc này thoái hóa, chúng thường phân rã cùng lúc, khiến việc tái tiến hóa gần như không thể xảy ra.
Từ tổng hợp các bằng chứng về thời gian địa chất, hình thái học và hệ thống phát sinh, các nhà khoa học đã đi đến một kết luận đồng nhất. Tổ tiên của nhóm Paleognathae, bao gồm cả đà điểu hiện đại, thực sự đã có khả năng bay từ cuối kỷ Phấn trắng. Trong các kỷ Paleocen và Eocen, những loài chim cổ này đã nhanh chóng phát tán nhờ khả năng bay của chúng.
Những loài chim khổng lồ không biết bay như đà điểu, chim emu hay kiwi chỉ xuất hiện sau này, là kết quả của nhiều lần mất khả năng bay độc lập trong hàng chục triệu năm, khi chúng thích nghi với môi trường ít bị săn mồi hơn. Nói cách khác, việc không bay không phải là trạng thái nguyên thủy của dòng dõi này, mà là một sự thay đổi tiến hóa muộn, sau khi tổ tiên của chúng đã từng làm chủ bầu trời.
