Chúng ta đều nghe về lý do khủng long tuyệt chủng.
Câu chuyện tôi sắp kể cho bạn
xảy ra hơn 200 triệu năm trước khi khủng long tuyệt chủng.
Câu chuyện bắt đầu từ thời điểm
khủng long bắt đầu xuất hiện.
Một trong những bí ẩn lớn nhất với tiến hóa sinh học
là tại sao khủng long thành công như vậy.
Điều gì khiến loài này thống trị trái đất trong nhiều năm như vậy?
Khi ta nghĩ về sự kỳ diệu của khủng long
người ta thường nói đến loài lớn nhất hoặc nhỏ nhất,
hoặc loài nhanh nhất,
hoặc loài có nhiều lông vũ nhất,
hoặc loài có vẻ bề ngoài, bộ gai hay hàm răng kỳ lạ nhất.
Nhưng có lẽ câu trả lời lại nằm ở cấu trúc bên trong cơ thể của chúng
có thể nói là một vũ khí bí mật.
Tôi cùng các đồng nghiệp cho rằng điều đó đến từ những lá phổi.
Tôi là một nhà cổ sinh vật học và một nhà giải phẫu học so sánh,
và tôi rất hứng thú với việc tìm hiểu về
tại sao lá phổi độc đáo lại giúp chúng trở thành kẻ thống trị.
Nào hãy cùng tôi trở về thời điểm hơn 200 triệu năm về trước
ở kỷ Tam Điệp.
Điều kiện sống vô cùng khắc nghiệt,
vắng bóng thực vật hạt kín,
đồng nghĩa rằng cũng không có cỏ.
Hãy tưởng tượng một vùng đất tràn ngập thông và dương xỉ.
Cùng thời điểm đó, cũng có những loài bò sát nhỏ,
động vật có vú, côn trùng,
cùng những loài bò sát ăn thịt và ăn cỏ
cạnh tranh những nguồn tài nguyên chung.
Điểm then chốt ở đây
là hàm lượng ước tính khí ô-xy trong khí quyển là khoảng 15%,
so với con số ngày nay là 21%.
Việc có thể thở là một điều vô cùng quan trọng
trong môi trường ít khí ô-xy
không chỉ để tồn tại
mà còn phát triển và nhân rộng.
Vậy, làm sao chúng ta có thể biết những lá phổi trông như thế nào,
khi dấu vết sót lại của khủng long thường chỉ là bộ xương hóa thạch?
chúng tôi đã dùng phương pháp "so sách tiến hóa với các loài hiện đại".
Đây là một cách mỹ miều khi chúng tôi nói về giải phẫu học
đặc biệt ở đây là những lá phổi và bộ xương
của con cháu đang hiện hữu của khủng long trên cùng cây tiến hóa.
Chúng tôi xem xét giải phẫu của chim
dòng dõi trực tiếp của khủng long
và chúng tôi đã xem xét giải phẫu của cá sấu
loài được coi là họ hàng gần gũi nhất,
và chúng tôi đã nghiên cứu giải phẫu của thằn lằn và rùa,
những loài được coi là anh em họ.
Dữ liệu về giải phẫu học sau đó được so sánh với dữ liệu về hóa thạch,
chúng tôi sau đó có thể tái tạo lại những lá phổi của khủng long.
Và ở trong nghiên cứu này,
chim hiện đại có bộ xương gần giống với khủng long nhất.
Và cũng bởi vì khủng long cạnh tranh với thú có vú trong giai đoạn này,
nên việc hiểu được cấu trúc phổi của thú đóng vai trò rất quan trọng.
Và để giới thiệu cho quý vị về phổi nói chung,
chúng tôi sẽ dùng chú chó của tôi Mila of Troy,
gương mặt xứng đáng hàng ngàn phần thưởng,
như một người mẫu.
(Tiếng cười)
Tất cả diễn ra bên trong lồng ngực.
Vì vậy tôi muốn minh họa bằng lồng ngực của một chú chó.
Hãy nhìn cách sắp xếp xương sống
nằm hoàn toàn song song với mặt đất.
Đó chính là cấu trúc xương sống chung
cho các loài động vật khác đang được đề cập đến,
dù chúng đi bằng hai chân
hay bốn chân.
Còn bây giờ tôi muốn khám phá bên trong cái lồng ngực minh họa này.
Đây là phần vòm của lồng ngực.
Đây là nơi bề mặt của những lá phổi tiếp xúc trực tiếp
với xương sườn và xương sống.
Điểm tiếp xúc này là nơi câu chuyện của chúng ta diễn ra.
Bây giờ tôi muốn minh họa những lá phổi của một chú chó.
Bề ngoài trông giống như một túi khí lớn
nơi tất cả các bộ phận bên trong đều dãn nở khi hít vào
và thu nhỏ khi thở ra.
Ở bên trong, đó là hàng loạt những nhánh ống nhỏ,
và những chiếc ống này được gọi là cây phế quản.
Những chiếc ống này vận chuyển ô-xy tới điểm cuối cùng các phế nang.
Chúng đi qua một lớp màng mỏng để hòa trộn vào dòng máu.
Vâng, đặc điểm này là rất quan trọng.
Toàn bộ lá phổi của thú thì không cố định.
Điều này có nghĩa rằng nó vận động trong suốt quá trình hô hâp,
vậy lớp màng mỏng, tức hàng rào khí máu,
không thể nào quá mỏng, nếu không nó sẽ rách.
Nào, hãy lưu tâm đến hàng rào khí máu, bởi chúng ta sẽ nhắc về nó sau.
Các vị vẫn lắng nghe chứ?
Bởi vì chúng ta sẽ bắt đầu với chim và sẽ rất lý thú,
hãy cứ an tọa quý vị nhé.
(Tiếng cười)
Chim thì rất khác với thú.
Chúng ta sẽ dùng chim làm hình mẫu
để tái tạo những lá phổi khủng long.
Và ở chim thì,
không khí đi qua phổi, nhưng phổi lại không hề co dãn.
Lá phổi được cố định,
nó có cấu trúc lỗ dày đặc
không hề đàn hồi nhưng dính chặt vào vòm và cạnh bên của lồng ngực
và cả ở phần dưới bởi một lớp màng.
Sau đó không khí lưu thông gián tiếp
qua hàng loạt những thành phần đàn hồi dạng túi
từ nhánh của cây phế quản,
cách xa lá phổi,
được gọi là những túi khí.
Toàn bộ sự sắp xếp tinh tế này được bó gọn trong một không gian
bởi một loạt xương sườn dạng dĩa
nằm dọc theo vòm lồng ngực.
Tương tự, ở rất nhiều loài chim,
sự phát triển của phổi,
và ở các túi khí,
đã xâm nhập vào mô của xương--
thông thường là xương sống, và đôi khi là xương sườn,
và chúng giữ trật tự cho hệ hô hấp.
Hiện tượng này đươc gọi là "khí nén cột sống".
Bộ xương sườn dạng dĩa và khí nén cột sống
là hai manh mối mà chúng ta có thể tìm được trong giữ liệu về hóa thạch,
bởi vì hai đặc điểm này của bộ xương
sẽ chỉ ra những vị trí trong hệ hô hấp của khủng long
nằm cố định.
Sự cố định của hệ hô hấp này
tạo điều kiện để hàng rào khí máu trở nên mỏng hơn,
qua lớp màng mỏng đó mà ô-xy có thể trộn lẫn với dòng máu.
Sự cố định tạo điều kiện cho điều này bởi một tấm chắn mỏng thì thường yếu,
và tấm màn chắn yếu này sẽ bung ra khi không khí đi qua
giống như một lá phổi của thú.
Vậy vì sao ta cần biết điều này?
Tại sao nó lại quan trọng?
Khí ô-xy sẽ dễ dàng hơn khi đi qua một lớp màng mỏng,
và một lớp màng mỏng là một phương thức để tăng cường sự hô hấp
trong điều kiện thiếu khí ô-xy
điều kiện tương tự như trong kỷ Tam Điệp.
Vì vậy, nếu như khủng long thực sự có lá phổi như vậy,
chúng hẳn sẽ thở tốt hơn tất cả các loài động vật khác,
bao gồm cả thú.
Vậy bạn có nhớ phương pháp so sách tiến hóa với các loài hiện đại
trong đó chúng ta đã dùng giải phẫu của động vật hiện đại,
để áp dụng với giữ liệu về hóa thạch?
Manh mối đầu tiên là cấu trúc xương sườn dạng dĩa ở chim.
Chúng tôi đã tìm thấy điều này ở phần lớn các loài khủng long.
Vậy điều này có nghĩa rằng bề mặt của những lá phổi của khủng long
sẽ được cố định,
giống như nhưng loài chim hiện đại.
Manh mối thứ hai là khí nén cột sống.
Chúng tôi tìm thấy ở khủng long Sauropod và khủng long Theropod,
đây là nhóm bao gồm những loài khủng long săn mồi,
tổ tiên của những loài chim hiện đại.
Trong khi các bằng chứng hóa thạch mô phổi ở khủng long chưa được tìm ra,
thì khí nén cột sống đã cho chúng ta thấy cách hoạt động của lá phổi
trong vòng đời của những loài này.
Mô phổi và túi khí đã xâm nhập vào các đốt sống,
tạo ra những khoảng trống giống như chim hiện đại,
và giữ trật tự cho nhiều thành phần trong hệ hô hấp,
bằng cách cố định chúng.
Xương sườn dạng dĩa
cùng với sự nén khí cột sống
đã tạo nên một bộ khung cố định vững chắc
cố định hệ hô hấp
cho phép hàng rào khí máu trở nên vô cùng mỏng manh
điều mà ta có thể thấy ở các loài chim ngày nay.
Bằng chứng về lá phổi được cố định ở khủng long
chứng minh rằng chúng có khả năng phát triển một lá phổi
có khả năng giúp chúng thở
khi cơ thể thiếu ô-xy hay trong môi trường có hàm lượng ô-xy thấp như ở kỷ Tam Điệp.
Bộ xương với trình tự nghiêm ngặt đã giúp khủng long
thích nghi với môi trường tốt hơn các loài khác rất nhiều, đặc biệt là thú,
với lá phổi dãn nở không thể thích ứng
khi cơ thể thiếu ô-xy hay môi trường ít khí ô-xy ở kỷ Tam Điệp.
Đặc điểm giải phẫu này đã trở thành một vũ khí bí mật của khủng long
giúp chúng có một lợi thế so với các động vật khác.
Và cho chúng ta một bệ phóng tuyệt vời
để bắt đầu nghiệm chứng giả thuyết về sự đa dạng của khủng long.
Đây là câu chuyện về sự bắt đầu của loài khủng long,
và nó chỉ là sự khởi đầu câu chuyện nghiên cứu của chúng ta về chúng.
Xin cảm ơn.
(Vỗ tay)