Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Động vật cổ và Người cổ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cùng với một số tổ chức nghiên cứu Mỹ đã công bố nghiên cứu về một loài mới của nhóm động vật glider từ tầng sinh vật Yến Liao vào ngày 13 tháng 11 trên tạp chí Nature ở Anh. Loài mới này, có tên là Arborohippus, được tìm thấy tại huyện Thanh Long, tỉnh Hà Bắc, từ nhóm Đầu Tóc thuộc tầng đá thuộc kỷ Jura muộn (khoảng 164-159 triệu năm trước). Các mẫu vật mới không chỉ bảo quản những chi tiết tốt nhất về hình thái cánh trượt và dấu vết lông mà còn lưu giữ cấu trúc vùng tai giữa hoàn chỉnh nhất trong các loài thú thời kỳ mesozoic. Điều này mang lại ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu biết về sự đa dạng của động vật có vú ở thời kỳ mesozoic và tiến hóa của tai giữa trong động vật có vú.
Các loài thú glider đã tuyệt chủng này sống trong thời kỳ cuối kỷ Tam Điệp đến cuối kỷ Jura trên các lục địa phía Bắc và là một trong những nhánh động vật có vú xuất hiện sớm nhất. Tình trạng phân loại của chúng vẫn còn nhiều tranh cãi. Từ năm 1847, hóa thạch của thú glider đã được phát hiện ở châu Âu. Tuy nhiên, mặc dù có nhiều mẫu vật mới được tìm thấy sau đó, hầu hết đều là những chiếc răng lẻ tẻ, chỉ có một vài hàm bị vỡ. Cho đến năm 2013, với các báo cáo liên tiếp về các loài như glider Jinji, Shenju, Xianju, Xiangchi và Zu Wing trong tạp chí Nature, những đặc điểm hình thái quan trọng của nhóm động vật có vú tuyệt chủng này đã dần được làm sáng tỏ.
Arborohippus có bộ xương mảnh khảnh với chi trước và chi sau kéo dài, có cánh bên giữa chi trước và sau, cánh trước giữa cổ và chi trước, và cánh đuôi giữa chi sau và đuôi. Lông trên cánh được sắp xếp theo quy luật, và đuôi dài với lông có thể mở rộng. Các ngón tay và ngón chân của chúng có các xương mở rộng, thể hiện đặc điểm xương có khả năng bám, leo trèo. Những đặc điểm này rất tương tự với các loài glider hiện đại trong nhóm thú có túi và gặm nhấm. Đến nay, tất cả các loài trong nhóm thú glider thuộc tầng sinh vật Yến Liao đều có niên đại từ khoảng 164-159 triệu năm trước, cho thấy sự thích nghi với cuộc sống trên cây và khả năng trượt, đại diện cho một nhóm động vật sống trên cây đa dạng trong môi trường rừng kỷ Jura, chỉ đứng sau loài thú có vú trượt đầu tiên được biết đến, được công bố vào năm 2006.
Ngoài các đặc điểm thích nghi với việc trượt và cấu trúc tinh vi, Arborohippus còn bảo quản cấu trúc tai giữa hoàn chỉnh nhất trong số các loài thú đầu tiên. Sự tiến hóa của tai giữa ở động vật có vú luôn là một chủ đề cổ điển trong sự tiến hóa của động vật có xương sống. Ít nhất từ năm 1837, người ta đã nhận ra rằng các xương nhỏ nghe trong tai giữa của động vật có vú được tiến hóa từ một số xương liên quan đến khớp hàm của bò sát. Tai giữa của động vật có vú thường được cho là bao gồm xương bàn đạp, xương đinh và xương búa. Trong khi đó, tai giữa của bò sát chỉ có một xương cột (tương đương với xương bàn đạp). Đồng thời, ngoài xương răng gắn vào, hàm bò sát còn có một số xương nằm ở phía sau xương răng, bao gồm xương khớp trước, xương khớp, xương góc và xương trên góc. Dựa trên nhiều nghiên cứu trong sinh học phát triển và cổ sinh vật học, người ta công nhận rằng xương búa của động vật có vú có nguồn gốc từ xương khớp trước và xương khớp trong hàm bò sát, trong khi xương ống ngoài và xương góc của bò sát có nguồn gốc chung, còn xương đinh có nguồn gốc từ xương vuông trong đầu bò sát. Nhưng vùng tai giữa của Arborohippus, ngoài các xương đã đề cập, còn giữ lại xương trên góc, mà không tồn tại trong tai giữa của tất cả các loài động vật có vú đã biết. Những xương nhỏ này được bảo tồn ở vị trí nguyên bản và hoàn toàn tách rời với hàm, thể hiện đặc điểm tai giữa điển hình của động vật có vú, nhưng với hình thức rất khác nhau so với các xương tương ứng trong tai giữa của các động vật có vú hiện nay, đại diện cho một loại tai giữa động vật có vú hoàn toàn mới. Sự tiến hóa của loại tai giữa này có thể liên quan đến sự hình thành khớp hàm đặc biệt của nhóm thú glider và mô hình hoạt động nhai của chúng.
Việc phát hiện tai giữa của Arborohippus không chỉ cung cấp thông tin hình thái học cực kỳ quan trọng mà còn đặt ra nhiều câu hỏi thách thức cho nghiên cứu hiện tại về sự tiến hóa của tai giữa động vật có vú. Đến nay, chưa có nghiên cứu nào trả lời được số phận của xương trên góc trong hàm bò sát có vú. Sự tồn tại của xương trên góc trong nhóm thú glider cho thấy rằng trong quá trình tiến hóa của vùng tai ở động vật có vú, nó đã đi vào vùng tai, trở thành một phần của cơ quan thính giác, giống như các xương nhỏ nghe khác. Do đó, xương trên góc cũng có thể tồn tại trong tai giữa của các nhóm động vật có vú đầu tiên khác, nhưng trong quá trình tiến hóa sau này, có thể đã hợp nhất với các xương khác hoặc bị mất. Phát hiện mới này sẽ thúc đẩy các nhà cổ sinh vật học quan tâm nhiều hơn đến việc khám phá quá trình tiến hóa của tai giữa động vật có vú, đặc biệt là số phận của xương trên góc. Đồng thời, nó cũng cung cấp cho các nhà sinh học phát triển những gợi ý mới, để chú ý đến khả năng tồn tại của xương trên góc trong nghiên cứu phát triển của động vật có vú hiện nay. Kết hợp với các nghiên cứu phát triển hệ thống động vật có vú mới, tai giữa của Arborohippus và tai giữa của động vật có vú hiện nay trong nhóm thú và đơn nguyên có thể đã được tiến hóa độc lập. Điều này chỉ ra rằng các cấu trúc tinh vi phức tạp này, với khả năng cảm nhận quan trọng, cùng với cách di chuyển trượt, đã tiến hóa độc lập nhiều lần trong nhóm động vật có vú.
Nghiên cứu này nhận được tài trợ từ Dự án Trung tâm Khoa học Cơ bản của Ủy ban Khoa học Tự nhiên Quốc gia về “Phá hủy Craton và tiến hóa sinh vật trên đất liền”, Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia, và Dự án Đặc biệt về Khoa học Chiến lược của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (Hạng B). Việc quét 3D hóa thạch được thực hiện tại Trung tâm CT (Chụp cắt lớp vi tính) của Phòng Thí nghiệm Chính về Tiến hóa Động vật có xương sống và Nguồn gốc của Con người thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.
Ứng dụng ảnh: Hình 1: Arborohippus thời kỳ đầu Jura với cánh và dấu lông (Nguồn: Mao Fangyuan)
Hình 2: Tiến hóa song song của tai giữa ở động vật có vú (Nguồn: Mao Fangyuan)
Hình 3: Bản phục hồi của Arborohippus (vẽ bởi Shi Aijuan)
Thẻ động vật: Glider, Kỷ Jura, Thần thú, Tiên thú, Xiang Chi, Tổ tiên, Tiến hóa, Đặc điểm
