"XÁC ƯỚP" HÓA THẠCH 289 TRIỆU NĂM HÉ LỘ NGUỒN GỐC CÁCH HÔ HẤP CỦA ĐỘNG VẬT CÓ MÀNG ỐI

Một hóa thạch hiếm gặp từ Kỷ Permi sớm đang cung cấp bằng chứng cổ xưa nhất về cơ chế hô hấp bằng xương sườn, phương thức thở đặc trưng của tất cả các loài bò sát, chim và thú hiện đại. Nghiên cứu mới công bố trên Nature mô tả một mẫu vật Captorhinus aguti được bảo tồn trong trạng thái gần như "xác ướp", với da, sụn và dấu vết protein vẫn được bảo tồn dưới dạng hóa thạch sau gần 289 triệu năm.

Tranh của Michael DeBraga.

Captorhinus aguti là một loài bò sát nhỏ, dài chỉ vài centimet đến vài chục centimet, sống trong hệ sinh thái đất liền thời kỳ đầu của động vật có màng ối. Mẫu vật được tìm thấy tại hệ thống hang động Richards Spur ở Oklahoma, nơi nổi tiếng với điều kiện bảo tồn đặc biệt nhờ bùn thiếu oxy, nước khoáng hóa cao và các dòng dầu rò rỉ tự nhiên. Những yếu tố này đã giúp giữ lại cả mô mềm ba chiều, điều cực kỳ hiếm trong hóa thạch cổ đại.

Theo nhóm nghiên cứu do Ethan Mooney (Đại học Harvard) và Giáo sư Robert R. Reisz (Đại học Toronto) dẫn dắt, mẫu vật Captorhinus aguti được bảo tồn trong tư thế chết nguyên vẹn, với cánh tay gập dưới thân. Nhờ chụp cắt lớp neutron (nCT) tại một cơ sở chuyên dụng ở Úc, các nhà khoa học có thể quan sát cấu trúc bên trong mà không làm hỏng hóa thạch.

Khi xử lý dữ liệu quét, Mooney phát hiện lớp da bao quanh thân với hoa văn dạng "đàn accordion", gồm các dải vảy đồng tâm kéo dài từ thân lên cổ. Hình thái này gợi nhớ đến vảy của các loài thằn lằn giun hiện đại. Tuy nhiên, phần da chỉ là một phần của câu chuyện lớn hơn.

Hình minh họa bộ xương toàn thân nhìn từ bên trái, cho thấy các thành phần bằng sụn được tô màu vàng, những thành phần được mô tả lần đầu tiên trong nghiên cứu này. Nguồn: Nature (2026).

Nhóm nghiên cứu đã phân tích ba mẫu Captorhinus aguti từ cùng địa điểm và xác định được các cấu trúc quan trọng của bộ máy hô hấp: xương ức dạng sụn phân đoạn, các xương sườn ức, xương sườn trung gian và các cấu trúc nối lồng ngực với đai vai. Đây là lần đầu tiên những thành phần này được quan sát trực tiếp trong hóa thạch của một loài bò sát cổ xưa.

Trước khi động vật có màng ối phát triển cơ chế hô hấp bằng xương sườn, lưỡng cư cổ đại chủ yếu thở bằng da hoặc bơm không khí qua miệng và họng, phương thức kém hiệu quả hơn nhiều. Hô hấp kiểu "costal aspiration", trong đó cơ liên sườn mở rộng và nén lồng ngực để hút không khí vào sâu trong phổi, cho phép trao đổi khí mạnh hơn và hỗ trợ lối sống năng động hơn.

Theo Giáo sư Reisz, hệ thống được tìm thấy ở Captorhinus có thể đại diện cho dạng tổ tiên của cơ chế hô hấp bằng xương sườn ở bò sát, chim và thú ngày nay. Việc sử dụng cơ liên sườn để hô hấp được xem là một đổi mới tiến hóa quan trọng, góp phần giúp động vật có màng ối chinh phục môi trường đất liền và đa dạng hóa mạnh mẽ.

a) ảnh chụp mẫu vật được bao trong đá; b) hình dựng kỹ thuật số bằng nCT cho thấy bộ xương và các cấu trúc sụn, bao gồm xương ức và các xương sườn ức; c) sơ đồ minh họa Captorhinus aguti. Mũi tên chỉ vị trí nơi phần đầu sẽ nằm. Nguồn: Nature (2026).

Ngoài ra, phân tích bằng phổ hồng ngoại synchrotron cho thấy sự hiện diện của các mảnh protein còn sót lại trong xương, sụn và da. Đây là các phân tử hữu cơ cổ nhất từng được phát hiện trong hóa thạch thuộc Đại Cổ sinh, sớm hơn gần 100 triệu năm so với kỷ lục trước đó ở khủng long. Mooney nhận định phát hiện này mở rộng đáng kể hiểu biết về khả năng bảo tồn mô mềm trong hóa thạch.

Các mẫu vật hiện được lưu giữ tại Bảo tàng Hoàng gia Ontario (Canada), nơi chúng sẽ tiếp tục được nghiên cứu trong tương lai. Mooney hiện tiếp tục công việc tại Đại học Harvard, tập trung vào tiến hóa của các loài bò sát cổ đại và vai trò của chúng trong lịch sử sự sống trên Trái Đất.

Nghiên cứu mang tên "Mummified early Permian reptile reveals ancient amniote breathing apparatus" được công bố trên Nature năm 2026, cung cấp cái nhìn trực tiếp đầu tiên về cách các loài động vật có màng ối nguyên thủy hô hấp, một bước tiến quan trọng trong việc hiểu nguồn gốc của hệ hô hấp hiện đại.