Bí ẩn bộ giáp gai rỗng của loài khủng long 125 triệu năm tuổi làm giới cổ sinh vật học hoàn toàn bối rối

Theo thông tin vừa được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Nature Ecology & Evolution, một khám phá mang tính bước ngoặt đã diễn ra tại khu vực phía đông bắc Trung Quốc. Tại đây, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một mẫu hóa thạch vô cùng đặc biệt thuộc về một loài khủng long hông chim (ornithischian) có niên đại lên tới 125 triệu năm. Sinh vật cổ đại này được đặt danh pháp khoa học là Haolong dongi, một cái tên mang ý nghĩa là "rồng gai". Đây là một đại diện tiêu biểu thuộc nhóm iguanodontian sinh sống vào đầu kỷ Phấn trắng.

Thông thường, hầu hết các bằng chứng về nhóm khủng long rộng lớn này chỉ được biết đến qua những bộ xương khô khốc, bởi các mô mềm của sinh vật rất hiếm khi có cơ hội hóa thạch. Tuy nhiên, mẫu vật Haolong dongi lại là một ngoại lệ đầy may mắn. 

Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng mẫu vật này đã bảo tồn được một lớp da hóa thạch tinh xảo đến mức khó tin. Lớp da này bao gồm các vảy xếp chồng lên nhau chạy dọc theo phần đuôi, những vảy tròn nhỏ phủ khắp cơ thể và đặc biệt nhất là hệ thống gai được tích hợp sâu bên trong mô da. Điểm đột phá là các chi tiết vi cấu trúc của chúng hoàn toàn có thể được quan sát một cách rõ nét dưới lăng kính hiển vi.

Dựa trên quá trình đo đạc, con vật hóa thạch có chiều dài tổng thể khoảng 2,4 mét. Việc các đốt sống chưa hoàn toàn hợp nhất là minh chứng rõ ràng cho thấy cá thể này vẫn đang trong giai đoạn phát triển khi đột ngột mất mạng. 

Mặc dù những cá thể trưởng thành của các loài họ hàng gần có thể đạt tới kích thước khoảng 5 mét, và thậm chí những loài iguanodontian lớn hơn rất nhiều cũng đã từng tồn tại ở những khu vực khác trong cùng thời kỳ, nhưng điều thực sự làm cho Haolong dongi trở nên khác biệt chính là bộ da của nó.

Kéo dài từ vùng cổ, qua phần thân cho đến tận gốc đuôi của con vật là một hệ thống vảy tròn không xếp chồng lên nhau. Dọc theo chiều dài của đuôi lại là sự hiện diện của những chiếc vảy lớn hơn, có hình dáng tựa như những tấm khiên vững chãi được sắp xếp theo từng hàng ngăn nắp. Luồn lách và mọc lên giữa những cấu trúc vảy này là các dải gai có chiều dài biến thiên từ vài milimet cho đến hơn bốn centimet.

Thông qua các phương pháp phân tích vi mô hiện đại, các chuyên gia đã phát hiện ra rằng những chiếc gai này thực chất là các khối hình trụ rỗng. Chúng được cấu tạo từ lớp da sừng xếp lớp vô cùng tinh vi bao quanh một lõi xốp ở bên trong. Cấu trúc này hoàn toàn không phải là xương sụn, sừng cứng hay những sợi lông vũ nguyên thủy. 

Thay vào đó, chúng đại diện cho một phép thử tiến hóa hoàn toàn khác biệt và mới mẻ trong hệ thống giải phẫu của loài khủng long. Mặc dù những chiếc gai rỗng này có thể đã từng xuất hiện rất phổ biến ở nhiều loài khủng long khác nhau, nhưng cho đến thời điểm hiện tại, đây là mẫu vật duy nhất trên thế giới bảo tồn được những đặc điểm sinh học quý giá này.

Sự bảo tồn nguyên vẹn đến mức này là một phép màu cực kỳ hiếm gặp trong giới cổ sinh vật học. Bằng cách áp dụng hàng loạt công nghệ tiên tiến như huỳnh quang kích thích bằng laser, chụp ảnh X-quang và kỹ thuật cắt lát mô mỏng, các nhà khoa học thậm chí có thể nhìn thấu các cấu trúc ở cấp độ tế bào bên trong lớp da hóa thạch. 

Theo trích dẫn từ Discover Wildlife, chuyên gia Pascal Godefroit - một nhà cổ sinh vật học đồng thời là giám đốc ban Trái đất và lịch sử sự sống tại viện Khoa học tự nhiên hoàng gia Bỉ ở Brussels, đồng tác giả của nghiên cứu - đã nhận định rằng điều này có lẽ cho thấy sự đa dạng của lớp phủ ngoài da ở khủng long là đáng kinh ngạc, vượt xa khỏi hệ nhị phân đơn giản vốn chỉ bao gồm vảy và lông vũ.

Khám phá ra một cấu trúc sinh học mới là một thành tựu, nhưng việc giải thích được nguyên nhân tại sao nó lại tiến hóa như vậy lại là một bài toán hoàn toàn khác. Nhóm nghiên cứu đã đưa ra lập luận rằng những chiếc gai rỗng này rất có thể được sinh ra nhằm mục đích bảo vệ cơ thể sinh vật. 

Trong bối cảnh hệ sinh thái kỷ Phấn trắng sớm tại hệ tầng Yixian của Trung Quốc, có rất nhiều loài thú săn mồi sở hữu kích thước tương đối nhỏ với phần hàm bị hạn chế về độ mở rộng. Do đó, những chiếc gai nhọn có thể khiến cho con mồi trở nên khó nhằn hoặc khó bị tấn công hơn. 

Đúng như những gì các tác giả đã viết trong báo cáo, những lớp phòng thủ này không nhất thiết phải tạo ra một tấm khiên không thể xuyên thủng trước những chiếc răng sắc nhọn và bộ móng vuốt của khủng long chân thú (theropod). 

Tuy nhiên, chúng chắc chắn đã làm cho con mồi trở nên gai góc, khiến những kẻ đi săn phải tốn nhiều thời gian và công sức hơn để tiêu diệt và nuốt chửng, từ đó làm giảm đáng kể tỷ lệ bị ăn thịt thành công.

Bên cạnh giả thuyết phòng vệ, một số khả năng khác vẫn đang được để ngỏ. Do mức nhiệt độ trung bình của khu vực này vào thời điểm đó chỉ rơi vào khoảng 10 độ C, hệ thống gai rỗng này có thể đã đóng vai trò hỗ trợ điều chỉnh thân nhiệt, mặc dù chúng có lẽ không đủ khả năng để tạo thành một lớp áo khoác cách nhiệt dày đặc. 

Giới khoa học cũng đã xem xét đến các vai trò liên quan đến cảm giác hoặc dùng để phô trương. Tuy nhiên, chính cấu trúc rỗng đặc thù cùng sự thiếu hụt các bằng chứng về sắc tố màu sắc đã làm cho những lời giải thích này trở nên kém phần chắc chắn.

Trong những thập kỷ gần đây, hàng loạt những khám phá đột phá về khủng long có lông vũ, khủng long hông chim được bao phủ bởi các dạng sợi mảnh và những cấu trúc da bất thường đã thay đổi hoàn toàn cục diện của ngành cổ sinh vật học. Lớp da của những sinh vật này hiện nay hiện lên vô cùng phong phú và đa dạng. 

Những chiếc gai mới được tìm thấy trên mình Haolong dongi hoàn toàn khác biệt so với gai của các loài bò sát, lông nhím của các loài động vật có vú hay những sợi lông vũ ở thời kỳ đầu. Điều này cung cấp một bằng chứng đắt giá cho thấy đã từng tồn tại rất nhiều con đường tiến hóa khác nhau đối với các phần phụ trên da của động vật có xương sống.

Bởi vì mẫu vật duy nhất được khoa học biết đến tính đến nay chỉ là một con non, các chuyên gia vẫn chưa thể khẳng định chắc chắn liệu những cá thể trưởng thành có tiếp tục giữ lại hệ thống gai của chúng hay không. 

Những hóa thạch được khai quật trong tương lai rất có thể sẽ mang đến câu trả lời cuối cùng, nhằm làm sáng tỏ liệu đây chỉ là một lớp áo giáp thoáng qua gắn liền với thời thơ ấu hay thực sự là một vũ khí phòng thủ đồng hành cùng sinh vật trong suốt phần đời còn lại.