Thằn lằn cổ đại đã phát triển khả năng bay như thế nào?

Nếu được hỏi liệu có loài khủng long biết bay nào không, có lẽ nhiều người sẽ hình dung ra một con vật có đôi cánh dài bằng da, móng vuốt sắc nhọn và một cái mỏ khổng lồ. Tuy nhiên, những con vật mà bạn nghĩ đến không phải là khủng long, mà là một lớp bò sát biết bay được gọi là thằn lằn bay (chúng thường bị hiểu lầm là khủng long và do đó cách gọi này cũng dần được chấp nhận đối với cộng đồng).

Những loài động vật này rất đáng chú ý theo cách riêng của chúng: Chúng là động vật có xương sống đầu tiên tiến hóa khả năng bay bằng năng lượng, 60 triệu năm trước loài chim và 170 triệu năm trước loài dơi.

Mọi người thường coi chúng là khủng long vì một số cuốn sách dành cho trẻ em gọi thằn lằn bay là khủng long bay. Nói tóm lại, vì bất kỳ lý do gì, thằn lằn bay thực trế là một lớp cổ sinh vật học đáng được chú ý theo cách riêng của chúng.

Khả năng bay của loài loài thằn lằn bay cho đến ngày nay vẫn là một điều bí ẩn. Khả năng bay bằng sức mạnh của chúng đã phát triển như thế nào cho đến nay vẫn chưa có câu trả lời rõ ràng.

Sự tiến hóa của khả năng bay ở loài chim đã được mô tả rất nhiều lần nhờ vào các nghiên cứu khoa học. Con đường tiến hóa khả năng bay của loài chim được bắt đầu từ việc phát triển lông vũ để bao phủ cơ thể đến việc lượn trên cây và sau đó là bay bằng năng lượng.

Tuy nhiên, ngay cả những loài thằn lằn bay được biết đến sớm nhất bởi con người cũng là những loài đã có khả năng bay chuyên dụng, cơ thể của chúng có hình dạng để thích nghi với việc bay trên trời. Cho đến hiện tại, chúng ta vẫn chưa tìm thấy bất kỳ hóa thạch nào có thể cung cấp manh mối về cách thức loài thằn lằn bay tiến hóa để thích nghi từ việc hoạt động trên mặt đất len bầu trời.

Trong Đại Trung sinh (252 triệu đến 66 triệu năm trước), thằn lằn bay và khủng long sống cùng nhau. Chúng có nhiều dạng và được tìm thấy trên khắp thế giới. Mặc dù những loài thằn lằn bay lâu đời nhất rất nhỏ bé, không lớn hơn một con mòng biển, nhưng một số thành viên của loài thằn lằn bay sau này đã tiến hóa và trở thành loài động vật biết bay lớn nhất từng tồn tại trên hành tinh, với sải cánh có thể so sánh với sải cánh của những chiếc máy bay nhỏ.

Thằn lằn bay mặc dù là họ hàng gần của khủng long, nhưng chúng là hai nhánh hoàn toàn độc lập, giống như mối quan hệ giữa rùa và cá sấu. Tuy cùng thuộc loài bò sát nhưng ngoại hình của chúng rõ ràng là khác nhau, đồng thời chúng cũng có tổ tiên và nguồn gốc khác nhau. Khủng long không có khả năng bay cho đến khi những loài khủng long chân thú tiến hóa. Vì vậy, trong một thời gian dài trước đó, thằn lằn bay là loài bò sát duy nhất biết bay.

Trong những năm gần đây, con người cuối cùng đã thực hiện bước đầu tiên trong việc làm sáng tỏ bí ẩn về nguồn gốc của loài thằn lằn bay.

Trong một nghiên cứu vào năm 2021, các học giả đã phân tích hóa thạch thông qua công nghệ chụp ảnh quét hiện đại và xác nhận rằng trong số tất cả các sinh vật cổ đại đã biết, họ hàng gần nhất với loài thằn lằn bay là một nhóm có tên Lagerpetids. Chúng là những sinh vật không có cánh, mang những đặc điểm cho thấy chúng đang dần biến đổi để phù hợp hơn với bầu trời.

Hình ảnh quét 3 chiều cho thấy chúng có các đặc điểm giải phẫu giống với thằn lằn và thằn lằn bay, giúp các nhà khoa học xác nhận mối quan hệ giữa những sinh vật cổ đại này và thiết lập cây phát sinh gen của loài thằn lằn bay.

Lagerpetids sống ở kỷ Trias, là thời kỳ đầu tiên của Đại Trung sinh, hóa thạch Lagerpetids sớm nhất có niên đại 236 triệu năm - sớm hơn khoảng 10 triệu năm so với loài thằn lằn bay sớm nhất.

Nghiên cứu năm 2021 cho thấy chúng có các đặc điểm tai trong giống như loài thằn lằn bay. Những đặc điểm này cũng tương đồng với những đặc điểm của tai trong của chim (tương tự về hình thái, nhưng nguồn gốc tiến hóa khác nhau). Những tính năng này rất quan trọng đối với sự cân bằng cơ thể và sự ổn định của đầu, vốn cần thiết để phát triển khả năng bay.

Vào tháng 10/2022, các nhà khoa học đã xác nhận thêm giả thuyết này. Họ đã phân tích hóa thạch của một loài có tên là Scleromochlus, sống ở Scotland 235 triệu năm trước.

Vào đầu thế kỷ 20, hóa thạch của 7 bộ xương Scleromochlus đã được phát hiện ở Scotland. Nhưng chúng quá nhỏ và được bảo quản kém nên không dễ để nghiên cứu. Nhà cổ sinh vật học Davide Foffa và nhóm của ông đã sử dụng máy quét X-ray microtomography để nghiên cứu những hóa thạch bộ xương này. Họ đã sử dụng kỹ thuật này để tạo mô hình 3D kỹ thuật số cho từng cm của bộ xương và nghiên cứu chi tiết giải phẫu của Scleromochlus.

Dựa trên giải phẫu mới mà họ quan sát được, họ phát hiện ra rằng Scleromochlus hoặc là thành viên cơ bản nhất của nhóm khủng long Lagerpetids, hoặc họ hàng gần của thằn lằn bay, hoặc thậm chí có quan hệ họ hàng gần với thằn lằn bay hơn các loài khủng long Lagerpetids khác. Mặc dù họ không thể xác định kết luận nào là đúng, nhưng vị trí phân loại của Scleromochlus gần với nguồn gốc của thằn lằn bay hơn các loài khác.

Scleromochlus cũng có một số đặc điểm giải phẫu thú vị. Nó không chỉ chia sẻ giải phẫu tổng thể với các loài thằn lằn khác, mà còn chia sẻ các đặc điểm hộp sọ tương tự với các loài thằn lằn bay sau này, chẳng hạn như mõm dài và nhọn.

Scleromochlus giống như thằn lằn bay, không thể trèo cây. Các nhà khoa học tin rằng việc trèo cây và bị trượt khỏi cây có thể là nguồn gốc của khả năng bay. Nhưng nghiên cứu của Davide Foffa cho thấy các đặc điểm hộp sọ và các cơ quan cảm giác cân đối của loài thằn lằn bay đã đưa chúng vào con đường tiến hóa bay thực sự ngay từ đầu và những cấu trúc giải phẫu liên quan đến việc trèo cây, chẳng hạn như bám vào vỏ cây, móng vuốt lớn, sắc nhọn là không tồn tại.

Theo một số cách, nghiên cứu Scleromochlus đã đặt ra nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời. Đôi cánh của thằn lằn bay hình thành khi nào? Tại sao nó lại tiến hóa các cơ quan cân bằng cảm giác này? Tuy nhiên, nghiên cứu này lại có thể thu hẹp sự khác biệt giữa thằn lằn bay và họ hàng gần nhất của chúng, Lagerpetids, đồng thời cung cấp cho chúng ta một thời điểm cụ thể hơn (khoảng 235 triệu năm trước) để điều tra các hóa thạch liên quan đến nguồn gốc của thằn lằn bay. Mặc dù những câu chuyện về Scleromochlus vẫn chưa hoàn chỉnh, nhưng chúng đưa chúng ta đến một chương mới trong những câu chuyện về nguồn gốc của loài thằn lằn bay.