Bí ẩn tiến hóa trong tư thế đứng của loài chim

Loài chim có thể giữa cánh trên cao vì cách thức cúi mình kỳ lạ của nó. Các nhà khoa học đã nghiên cứu nguồn gốc của tư thế gập mình này, cung cấp cái nhìn chi tiết hơn về sự phát triển của các loài chim.

Loài chim lúc đứng và đi bộ có một dáng cúi gập khác lạ, với xương đùi được tổ chức gần như theo chiều ngang – không giống với con người là chân đứng theo chiều dọc. Phương pháp gập mình giúp hỗ trợ loài chim cân bằng và chuyển động bằng cách đảm bảo trọng tâm nằm ở trên bàn chân. Hai chân của loài chim in dấu di sản của họ khủng long – những loài khủng long phát triển tư thế đứng hai chân đầu tiên trong quá trình tiến hóa từ cách đây khoảng 235 triệu năm.

Các loài chim có cách cúi gập khác nhau, cách cúi gập này được nhìn thấy ở các loài gần gũi trong đời sống như chim, cá sấu. Chim và cá sấu thuộc về một loài thú đa dạng của sinh vật được gọi là Archosaurs, bao gồm tất cả các loài khủng long và các loài bò sát bay đã tuyệt chủng được gọi là thằn lằn bay. Các Archosaurs đầu tiên, xuất hiện khoảng 250 triệu năm trước, giống như cá sấu hiện đại. Mặc dù Archosaurs là những động vật có bốn chân dài, đuôi nặng, chúng đã có chi trước dài hơn cá sấu. Sự tiến hóa này làm cho chúng dễ dàng hơn khi di chuyển trên mặt đất.

Các nhà khoa học đã tỏ ra không thống nhất về cách giải thích sự tiến hóa của loài chim. Một số nhà nghiên cứu cho rằng, sự thay đổi này xảy ra từ từ trong một nhóm khủng long có tên là Coelurosaurs, trong đó bao gồm loài Tyrannosaurs và chim ăn thịt. Những người khác cho rằng sự thay đổi này xảy ra đột ngột hơn, bắt đầu với vài tổ tiên trực tiếp của loài chim khủng long và nguồn gốc của chuyến bay.

Hình ảnh chụp CT các bộ xương hóa thạch của khủng long được so sánh với xương của loài chim hiện đại để tìm hiểu về quá trình tiến hóa liên quan giữa hai loài.

Để giúp giải quyết cuộc tranh luận này, các nhà khoa học khám phá các loài chim bằng cách phân tích mô hình trên máy tính 3D của 17 loài Archosaurs kéo dài khoảng 250 triệu năm tiến hóa. Chúng bao gồm các loài chim sống, chẳng hạn như gà tiền sử, Archaeopteryx, chim bốn cánh, khủng long có lông Microraptor, động vật ăn thịt hai chân, chẳng hạn như Velociraptor và khủng long bạo chúa, và cá sấu, mặc dù vẫn còn xa xôi người thân của các loài chim.

Các nhà cổ sinh vật học đã đồng ý trong nhiều năm rằng tư thế cúi gập thường thấy ở loài chim đã tiến hóa khiến phần đuôi của chúng trở nên ngắn hơn, chuyển trọng tâm dần về phía trước. Điều này buộc hai chân trở nên ít theo chiều dọc và nhiều hơn nữa cúi xuống để giữ cho trung tâm của trọng lực cân hơn bàn chân.

"Đuôi là sự thay đổi rõ ràng nhất, nếu bạn nhìn vào cơ thể khủng long", nhà nghiên cứu John Hutchinson, một cơ giới sinh học tiến hóa tại Đại học Thú y Hoàng gia ở Hatfield nói. "Tuy nhiên, như chúng tôi đã phân tích và tái phân tích và xem xét kỹ lưỡng các dữ liệu của chúng tôi, chúng tôi dần dần nhận ra rằng tất cả mọi người đã quên kiểm tra những gì ảnh hưởng đến chi trước đã có trên sự cân bằng và tư thế, và rằng ảnh hưởng này lớn hơn so với đuôi hoặc các bộ phận khác của cơ thể".

Kể từ khi hai chân trước của tổ tiên của các loài chim trở thành cánh chim, những phát hiện này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về nguồn gốc các chuyến bay của chúng. Những thay đổi về hình dạng cơ thể ảnh hưởng tới sự cân bằng của loài động vật này, và cả hình dạng lẫn sự cân bằng đều quan trọng với các chuyến bay. Trọng tâm của loài chim có vẻ như đã thay đổi sau khi chúng bắt đầu thực hiện những chuyến bay đầu tiên của mình.

Tổ tiên của loài chim khủng long có thể đã tiến hóa chi trước lớn hơn vì những lý do khác hơn là để hỗ trợ cho việc bay, chẳng hạn như bắt con mồi hoặc thích nghi với địa hình phức tạp.

Các nhà khoa học đang cố gắng sử dụng tối đa các công nghệ cho phép chuẩn đoán chính xác về sự tiến hóa của loài chim và thay đổi cách tiếp cận với các thí nghiệm. Thay vì nhìn vào một hoặc một vài khía cạnh của từng mẫu vật tại bất kỳ thời gian nhất định - chẳng hạn như khối lượng của nó, tư thế, tỷ lệ xương và giải phẫu cơ bắp - các nhà khoa học hy vọng sẽ phân tích mọi khía cạnh của từng mẫu vật lại với nhau đồng thời trong mô phỏng máy tính tiên đoán các hoạt động của cơ thể. Mô hình như vậy sẽ giúp tiết lộ làm thế nào những loài động vật đã tuyệt chủng đứng lên và di chuyển, và làm thế nào chúng thay đổi theo thời gian.