Các nhà khoa học từ Đại học Bristol, Đại học Pompeu Fabra của Barcelona và Đại học London đã phát hiện ra rằng động vật bốn chân có mối liên hệ phức tạp hơn giữa xương sọ của chúng so với cá bằng cách kiểm tra hộp sọ hóa thạch của động vật từ quá trình chuyển đổi từ môi trường dưới nước sang môi trường trên cạn. Và những sửa đổi về giải phẫu hộp sọ này đã cản trở sự tiến hóa của hộp sọ bốn chân hơn là khuyến khích sự đa dạng của cuộc sống trên đất liền.
Động vật bốn chân tiến hóa từ cá và là động vật trên cạn sớm nhất có các chi và ngón, tổ tiên của mọi loài từ động vật lưỡng cư đến con người.
Để hiểu rõ hơn hộp sọ thay đổi như thế nào khi động vật bốn chân tiến hóa, các nhà khoa học đã định lượng cấu trúc giải phẫu của xương sọ ở hơn 100 sinh vật còn tồn tại và đã tuyệt chủng.
Tác giả chính James Rawson của Trường Khoa học Trái đất của Bristol cho biết: “Hộp sọ bốn chân thường có ít xương sọ hơn tổ tiên cá của chúng, nhưng việc chỉ đếm số lượng xương sẽ bỏ sót một số dữ liệu quan trọng. Chúng tôi đã sử dụng một kỹ thuật gọi là phân tích mạng lưới, trong đó sự sắp xếp của xương sọ – xương nào kết nối với xương nào – được ghi lại cùng với số lượng xương.”
Tác giả Tiến sĩ Borja Esteve-Altava, một chuyên gia về kỹ thuật này, cho biết: “Theo truyền thống, nghiên cứu giải phẫu chủ yếu mang tính mô tả hoặc định tính. Phân tích mạng lưới cung cấp một khung toán học hợp lý để định lượng mối quan hệ giải phẫu giữa các xương: một loại dữ liệu thường bị bỏ qua trong hầu hết các nghiên cứu về tiến hóa hình thái.”
Các nhà khoa học ghi nhận, “Động vật bốn chân có ít xương sọ hơn cá khiến cấu trúc hộp sọ của chúng trở nên phức tạp hơn”.
Ông Rawson nói thêm: “Điều này có vẻ kỳ lạ, nhưng có ít xương hơn có nghĩa là mỗi xương đó phải kết nối với nhiều xương lân cận hơn, dẫn đến sự sắp xếp phức tạp hơn. Ếch và kỳ nhông hiện đại có hộp sọ phức tạp nhất trong số các loài động vật chúng tôi nghiên cứu.”
Hộp sọ của các loài động vật bốn chân sớm nhất cũng trở nên hợp nhất hơn thành một đơn vị duy nhất, trong khi tổ tiên cá của chúng có hộp sọ được tạo thành từ nhiều phần riêng biệt.
Bằng cách xem xét sự đa dạng của giải phẫu xương sọ theo thời gian, các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng nguồn gốc của động vật bốn chân trùng hợp với sự sụt giảm về sự sắp xếp đa dạng của xương sọ.
Giáo sư Emily Rayfield, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi nhận thấy những thay đổi này ở hộp sọ dường như hạn chế sự tiến hóa của động vật bốn chân, thay vì thúc đẩy bức xạ đến môi trường sống mới trên đất liền. Chúng tôi nghĩ rằng sự tiến hóa của cổ, các sự kiện tuyệt chủng hoặc sự tắc nghẽn trong quá trình phát triển hộp sọ có thể là nguyên nhân”.
Ông Rawson kết luận: “Chúng tôi cũng thấy sự sụt giảm tương tự về tính biến đổi cấu trúc của xương chi ở các động vật bốn chân thời kỳ đầu, nhưng sự sụt giảm ở các chi xảy ra trước đó 10 triệu năm. Các yếu tố khác nhau đã ảnh hưởng đến sự tiến hóa hộp sọ và chi ở động vật bốn chân thời kỳ đầu và chúng ta còn rất nhiều điều để tìm hiểu về thời điểm quan trọng này trong lịch sử tiến hóa của chúng ta.”
Tạp chí tham khảo:
- James Rawson, Tiến sĩ Borja Esteve-Altava, Tiến sĩ Laura Porro, Tiến sĩ Hugo Dutel và Giáo sư Emily Rayfield. Sự tiến hóa sọ não của bốn chân sớm được đặc trưng bởi sự phức tạp, hạn chế ngày càng tăng và sự bù đắp từ sự tiến hóa của chi vây. Những tiến bộ khoa học. ĐÔI: ĐÔI: 10.1126/sciadv.adc8875
