Mai của loài rùa hình thành như thế nào

Mai độc đáo của loài rùa biển đã tiến hóa từ cách đây hàng triệu năm. Ảnh: Jessamy Doman.

Mai rùa độc đáo ở chỗ, nó được tạo nên từ khoảng 50 chiếc xương, trong đó có xương sườn, xương bả vai và các đốt sống hợp nhất lại với nhau để tạo thành lớp vỏ bên ngoài cứng chắc.

Con người có thể thấy quá trình hình thành mai rùa ngày nay bằng việc quan sát một phôi thai rùa đang phát triển. Những chiếc xương sườn nhú ra đầu tiên, sau đó là sự mở rộng các đốt sống. Giai đoạn cuối cùng là sự phát triển của lớp da ngoài cùng ở khu vực bao quanh mai rùa.

Theo tiến sĩ Tyler Lyson, làm việc tại Viện nghiên cứu Smithsonian và Đại học Yale, mai rùa có cấu trúc phức tạp mà biến đổi đầu tiên bắt đầu xuất hiện cách đây khoảng hơn 260 triệu năm trong kỷ Permi. Kỷ Permi là kỷ địa chất kéo dài từ cách đây trong khoảng 299 triệu năm cho tới 248 triệu năm. Nó là kỷ cuối cùng của đại Cổ Sinh.

Tiến sĩ Lyson cho biết thêm, mai rùa tiến hóa qua hàng triệu năm, và dần dần cải tiến thành hình dạng như ngày nay.

Một di tích rùa hóa thạch 210 năm tuổi có lớp vỏ ngoài phát triển hoàn chỉnh tương tự như mai rùa ngày nay. Tuy nhiên một di tích hóa thạch khác cổ hơn 10 triệu năm so với di tích hóa thạch nói trên tìm thấy ở Trung Quốc, có tên là Odontochelys semitestac lại có lớp vỏ ngoài cùng chưa hoàn thiện, được gọi là lớp giáp. Di tích hóa thạch này giúp tiến sĩ Lyson và đồng nghiệp so sánh rùa hiện đại và tổ tiên của chúng là Eunotosaurus.

Tổ tiên của loài rùa ngày nay, Eunotosaurus, được cho là có niên đại khoảng 260 triệu năm. Eunotosaurus có nhiều khác biệt quan trọng so với di tích hóa thạch của họ hàng chúng được tìm thấy gần đây. Nó được phát hiện cách đây hơn một thế kỷ, nhưng đến bây giờ, người ta mới phân tích được sự khác biệt của nó so với các di tích hóa thạch của các loài rùa khác.

Giống như rùa hiện đại, loài rùa Eunotosaurus có 9 cặp xương sườn hình chữ T. Tuy nhiên, sinh vật cổ đại này lại không có các xương sống mở rộng ra trên các đốt sống, điều mà loài rùa Odontochelys và rùa hiện đại đều có. Nó cũng bị thiếu các cơ quan sườn, là loại nhóm cơ có chức năng tạo hoạt động cho các xương sườn cũng như không có các mảng xương trên da và lớp vảy.

Một di tích hóa thạch của loài bò sát tuyệt chủng giúp các nhà khoa học phát hiện ra quá trình hình thành của mai rùa. Ảnh: Tyler Lyson.

Bằng chứng từ di tích hóa thạch và các dữ liệu phát triển đã chỉ ra rằng, các xương sườn đầu tiên được mở rộng, sau đó các gai thần kinh của đốt sống phát triển rộng ra, và cuối cùng các vảy trên mai rùa hình thành. Tất cả các thành phần đó đan kết lại với nhau, tạo nên mai rùa như ngày nay.

“Eunotosaurus chính là di tích hóa thạch quý giá của thời kỳ chuyển tiếp, giúp trở thành chiếc cầu nối về hình thái học giữa loài rùa và các loài bò sát khác”, tiến sĩ Lyson nhận định.

Ông nói thêm: "Một trong những hệ quả trực tiếp của việc hình thành lớp vỏ bảo vệ từ việc mở rộng và cố định xương sườn là rùa không thể dùng xương sườn để thở được. Thay vào đó, rùa lại phát triển một hệ cơ bụng bao quanh lấy phổi và các nội tạng để giúp chúng thở".

Judith Cebra-Thomas, trợ lý giáo sư đến từ khoa sinh học, Đại học Millersville, thuộc Pennsylvania, cho rằng, cuộc nghiên cứu trên có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm hiểu quá trình tiến hóa của mai rùa. Chiếc mai rùa được xem như là điều kỳ diệu khác thường của sự tiến hóa, bởi các loại động vật cùng loài khác lại không có cấu trúc tương đồng như vậy.