Vì sao quái thú ‘tê giác có cặp sừng nai’ lại khổng lồ thần tốc?

Động vật có vú cổ đại được gọi là ‘quái thú sấm sét’ (thunder beast) đã lớn hơn gấp 1.000 lần chỉ 16 triệu năm sau khi tiểu hành tinh va chạm Trái đất khiến khủng long bị tuyệt chủng.

Sau vụ va chạm đó, lại một vụ nổ thứ hai đã làm rung chuyển vương quốc động vật. Lần này, đến lượt động vật có vú cỡ lớn là nạn nhân. Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science cho thấy một loài có tổ tiên chung với ngựa hiện đại nhưng bề ngoài giống tê giác có cặp sừng nai từng sống dưới bóng của khủng long đã trở thành “quái thú sấm sét” khổng lồ đột ngột như một tia sét tiến hóa.

Các phát hiện cho thấy rằng kích thước cơ thể lớn có thể đã giúp cho một số loài động vật có vú một lợi thế tiến hóa khác biệt sau khi loài khủng long tuyệt chủng.

Trong kỷ Phấn trắng (145 triệu đến 66 triệu năm trước), động vật có vú chủ yếu chạy dưới chân những con khủng long lớn hơn nhiều. Nhiều con nặng không quá 10 kg. Nhưng khi loài khủng long tuyệt chủng, một số loài động vật có vú đã nắm bắt cơ hội quan trọng để làm cho chúng có kích thước trở nên to lớn. Nhưng rất ít loài làm được điều đó một cách ấn tượng như brontotheres, một dòng động vật có vú đã tuyệt chủng có trọng lượng ban đầu là 18 kg và có họ hàng gần nhất với ngựa hiện đại.

Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Oscar Sanisidro thuộc Nhóm Nghiên cứu Tiến hóa và Thay đổi sinh thái toàn cầu tại Đại học Alcalá ở Tây Ban Nha cho biết: “Mặc dù các nhóm động vật có vú khác đã đạt được kích thước lớn trước đó, nhưng brontotheres là loài động vật đầu tiên liên tục tiến hóa để đạt được kích thước lớn. Không chỉ vậy, chúng đạt trọng lượng tối đa đến 4,5 tấn chỉ trong 16 triệu năm, một khoảng thời gian khá ngắn từ góc độ địa chất”.

Hóa thạch của brontotheres đã được tìm thấy ở khu vực ngày nay là Bắc Mỹ và chúng được đặt cho biệt danh “Thunder Beast”. Nhiều người tin rằng hóa thạch của “Ngựa Sấm” khổng lồ đã trôi dạt trên đồng bằng trong cơn giông bão.

Các nhà cổ sinh vật học trước đây đã biết rằng brontotheres tăng kích thước cực kỳ nhanh chóng. Vấn đề là, cho đến nay, họ không có lời giải thích chắc chắn về cách thức.

Có ba con đường tiến hóa khả thi mà chúng có thể đã trải qua. Thứ nhất, được gọi là quy tắc của Cope, gợi ý rằng toàn bộ loài tăng dần kích thước theo thời gian, giống như đi thang cuốn từ nhỏ đến lớn. Giả thuyết thứ hai cho rằng thay vì tăng đều đặn theo thời gian, có những giai đoạn tăng nhanh rồi chậm theo chu kỳ, chẳng hạn như chạy lên cầu thang nhưng lại dừng lại ở chiếu nghỉ cầu thang để lấy lại hơi. Cách giải thích thứ ba là không có sự gia tăng nhất quán giữa tất cả các loài: một số sẽ tăng lớn, và một số sẽ thu nhỏ, nhưng nói chung, loài lớn phát triển nhiều hơn.

Sanisidro và các đồng nghiệp đã phân tích một cây phả hệ chứa 276 cá thể brontothere, để chọn ra con đường tiến hóa có khả năng xảy ra nhất.

Họ phát hiện ra rằng lời giải thích thứ ba phù hợp nhất với dữ liệu: Thay vì từ từ lớn hơn theo thời gian hoặc lớn vọt lên rồi chậm lại theo chu kỳ, các cá thể brontothere sẽ tăng hoặc giảm kích thước khi chúng mở rộng sang các nhánh sinh thái mới.

Khi một loài mới xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch, nó không thay đổi nhiều. Tuy nhiên, những phân loài lớn hơn vẫn sống sót trong khi những phân loài nhỏ hơn nhanh chóng bị tuyệt chủng vì không thích nghi, đẩy kích thước trung bình của loài tăng lên theo thời gian.

Sanisidro cho rằng lời giải thích hợp lý nhất cho con đường tiến hóa này là sự cạnh tranh. Bởi vì động vật có vú vào thời điểm sau khi khủng long bị tuyệt chủng có xu hướng nhỏ, nên có sự cạnh tranh rất lớn giữa các động vật ăn cỏ nhỏ. Những con lớn hơn có ít đối thủ cạnh tranh hơn về nguồn thức ăn mà chúng tìm kiếm và do đó có triển vọng sinh tồn tốt hơn.

Bruce Lieberman, một nhà cổ sinh vật học của Đại học Kansas, người không thuộc nhóm nghiên cứu, cũng cho rằng ông rất ấn tượng với sự công phu của nghiên cứu.

Sanisidro lưu ý rằng nghiên cứu này chỉ giải thích làm thế nào các động vật có vú giống như tê giác có thể trở thành khổng lồ, nhưng ông hy vọng sẽ kiểm tra tính hợp lý của mô hình đang nghiên cứu đối với các loài động vật có vú lớn khác trong tương lai.

Sanisidro nói: “Ngoài ra, chúng tôi muốn khám phá xem những thay đổi về kích thước cơ thể giữa các phân loài có thể ảnh hưởng như thế nào đến các đặc điểm khác của các con vật này, như tỷ lệ hộp sọ, sự hiện diện của các phần phụ có xương, chẳng hạn như sừng”.

Brontotheriidae là một họ động vật có vú đã tuyệt chủng thuộc bộ Perissodactyla, bộ bao gồm ngựa, tê giác và heo vòi. Nhìn bề ngoài, chúng trông khá giống tê giác , mặc dù chúng thực sự có họ hàng gần với ngựa hơn; Equidae và Brontotheriidae tạo nên phân bộ Hippomorpha. Chúng sống vào khoảng 56-34 triệu năm trước, cho đến khi gần đến thế Eocen.

Lịch sử tiến hóa của loài này được nhiều người biết đến do hồ sơ hóa thạch hoàn hảo ở Bắc Mỹ. Các loài brontotheres xuất hiện sớm nhất, chẳng hạn như Eititanops, khá nhỏ, cao không quá một mét và không có sừng.

Brontotheres tiến hóa để có cơ thể đồ sộ, mặc dù một số loài nhỏ như Nanotitanops vẫn tồn tại qua Eocen. Một số chi, chẳng hạn như Dolichorhinus, đã tiến hóa hộp sọ rất dài. Các brontotheres sau này rất lớn, cao tới 2,5 mét với các phần phụ của hộp sọ giống như sừng. Ví dụ, Megacerops brontothere ở Bắc Mỹ đã tiến hóa cặp sừng lớn phía trên mũi của chúng.

Những chiếc sừng dị hình giới tính cho thấy rằng brontotheres có tính xã hội cao và những con đực có thể dùng sừng húc đầu vào nhau để tranh giành con cái. Không giống như tê giác, sừng của brontotheres gồm xương trán kết hợp với xương mũi và nằm cạnh nhau chứ không phải từ trước ra sau.

Brontotheres có lẽ đã tuyệt chủng vì chúng không thể thích nghi với điều kiện khô hạn hơn và thảm thực vật bị sa van hóa lan rộng trong Thế Oligocen.