Xương hàm cá phổi 380 triệu năm tuổi hé lộ thói quen ăn uống của những loài đầu tiên lên cạn

Hộp sọ chắc khỏe của cá phổi Chirodipterus australis – một loài đã tuyệt chủng. Ảnh: John Long, Đại học Flinders

Trong công bố trên tạp chí iScience, nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Flinders (Úc) dẫn đầu đã sử dụng công nghệ hiện đại để phân tích những mẫu xương hàm được bảo tồn cực tốt, có niên đại khoảng 380 triệu năm, tìm thấy tại khu hóa thạch Gogo – một vùng xa xôi ở Tây Úc.

Bằng phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn 3D (3D FEM), các nhà khoa học đã đánh giá độ bền và cấu trúc của xương hàm hóa thạch, qua đó hiểu thêm về cách các loài cá khác nhau cùng tồn tại trong hệ sinh thái nhiệt đới vào thời kỳ kỷ Devon – còn được gọi là “Kỷ nguyên của cá”.

Theo tiến sĩ Alice Clement – tác giả chính của nghiên cứu – cá phổi là nhóm "chị em" tiến hóa gần nhất với các loài tứ chi (tetrapod), tức những động vật có xương sống và bốn chi, bao gồm cả con người. “Chúng là họ hàng cá gần gũi nhất với chúng ta,” bà nói.

“Cá phổi có lịch sử hóa thạch kéo dài hơn 400 triệu năm, và đến nay vẫn còn đại diện sống sót. Chính mối liên hệ tiến hóa gần gũi đó giúp chúng ta hiểu thêm về tổ tiên xa xưa của loài người – những sinh vật đầu tiên rời nước lên cạn.”

Tầng địa chất Gogo là nơi có số lượng mẫu cá phổi hóa thạch nhiều và đa dạng nhất từng được tìm thấy, với 11 loài đã được mô tả. Đặc biệt, chúng có sự khác biệt rõ rệt về hình thái hộp sọ và xương hàm.

Lần đầu tiên, các nhà khoa học tái dựng chức năng cơ học của những chiếc hàm này để hiểu rõ hơn về chế độ ăn và khả năng săn mồi của chúng. “Chúng tôi đang dần ghép lại những mảnh ghép để tìm hiểu quá trình tiến hóa từ cá sống dưới nước thành động vật có xương sống đi lại trên cạn,” tiến sĩ Clement chia sẻ.

Nghiên cứu có sự tham gia của các nhà khoa học trong và ngoài nước, bao gồm tiến sĩ Clement, giáo sư John Long, nghiên cứu sinh Joshua Bland (Đại học Flinders) cùng các chuyên gia y sinh từ Hoa Kỳ như tiến sĩ Olga Panagiotopoulou (Đại học Touro, California).

Hộp sọ được bảo tồn tốt của cá phổi Griphognathus whitei (cá phổi mỏ vịt) với phần mõm dài đặc trưng, khai quật tại khu vực Gogo Formation. Ảnh: John Long, Đại học Flinders

“Bộ dữ liệu của chúng tôi là phân tích chi tiết nhất từng được thực hiện về khả năng cắn của cá hóa thạch,” tiến sĩ Panagiotopoulou cho biết. “Nó cung cấp bằng chứng sinh học cho thấy các loài cá phổi cổ đại có sự thích nghi rất đa dạng trong cách ăn uống, thể hiện sự phân hóa vai trò trong hệ sinh thái thời đó.”

Dựa trên dữ liệu quét CT từ các mẫu hóa thạch 3D được bảo tồn nguyên vẹn, nhóm nghiên cứu đã phân tích 7 loài cá phổi, trong đó 5 loài có đủ phần sọ và hàm dưới để tiến hành mô phỏng FEM. Nhờ vậy, nhóm nghiên cứu có thể tái dựng mức độ căng thẳng mà hàm dưới phải chịu trong quá trình cắn. 

Các mô hình 3D hiện đã được công bố trên nền tảng khoa học trực tuyến Morphosource.

Giáo sư cổ sinh học John Long cho biết: “Nghiên cứu mới hé lộ cách cấu trúc hàm – dù mảnh mai hay chắc khỏe – cùng hình dạng răng đặc biệt đã giúp loài cá này săn mồi và ăn uống ra sao.”

Điều bất ngờ là: “Một số chiếc hàm trông có vẻ chắc khỏe lại không chịu được lực cắn mạnh, trong khi những hàm mảnh mai hơn lại thể hiện khả năng chịu đựng căng thẳng rất tốt,” giáo sư Long chia sẻ. Ông cũng là người từng mô tả loài cá phổi mỏ vịt Griphognathus whitei – loài có mỏ dài và thanh mảnh – cũng từ khu vực Gogo.

Nguồn tin: https://phys.org/news/2025-07-million-year-lungfish-jawbones-reveal.html

Xử lý tin: Phương Hà