Vũ khí bí mật giúp khủng long thống trị hành tinh

Chúng ta đã nghe tới nhiều giả thuyết giải thích tại sao loài khung long tuyệt chủng--nhưng tại sao chúng lại có thể thống trị hành tinh khi xuất hiện? (Gợi ý: điều này không hề liên quan đến kích thước, tốc bộ, bộ gai hay bộ lông vũ tuyệt vời). Hãy cùng du hành ngược thời gian về thời điểm hơn 200 triệu năm trước khi chúng bị tuyệt chủng cùng nhà cổ sinh vật học Emma Schachner để có một cái nhìn tươi mới về lịch sử của khủng long.

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)