Tia X của Synchrotron làm sáng tỏ một số trứng khủng long lâu đời nhất thế giới

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế do Đại học Witwatersrand ở Nam Phi dẫn đầu đã có thể tái tạo lại những chi tiết nhỏ nhất trong hộp sọ của một số phôi khủng long lâu đời nhất được biết đến trên thế giới 3D bằng cách  sử dụng các kỹ thuật synchrotron mạnh mẽ và không phá hủy tại ESRF, Synchrotron châu Âu tại Pháp. Họ phát hiện ra rằng các hộp sọ phát triển theo thứ tự giống như của cá sấu, gà, rùa và thằn lằn ngày nay. Những phát hiện được công bố ngày hôm nay trong Báo cáo khoa học .

Các nhà khoa học của Đại học Witwatersrand công bố các bản tái tạo 3D của hộp sọ dài ~ 2cm của một số phôi khủng long lâu đời nhất thế giới trong một bài báo trên báo cáo khoa học. Phôi thai được tìm thấy vào năm 1976 tại Công viên quốc gia Golden Gate Highlands (tỉnh Free State, Nam Phi) thuộc loài khủng long mang tính biểu tượng của Nam Phi Massospondylus carinatus , một loài động vật ăn cỏ dài 5 mét được làm tổ ở khu vực “Nhà nước Tự do” cách đây 200 triệu năm.

Tính hữu ích khoa học của phôi trước đây bị giới hạn bởi bản chất cực kỳ mỏng manh và kích thước nhỏ bé của chúng. Vào năm 2015, các nhà khoa học Kimi Chapelle và Jonah Choiniere từ Đại học Witwatersrand đã đưa họ đến Synchrotron châu Âu (ESRF) ở Grenoble, Pháp để quét. Tại ESRF, một vòng electron dài 844 mét di chuyển với tốc độ ánh sáng phát ra chùm tia X năng lượng cao có thể được sử dụng để quét vật chất không phá hủy, bao gồm cả hóa thạch. Phôi được quét ở mức độ chi tiết chưa từng có – ở độ phân giải của một tế bào xương riêng lẻ. Với những dữ liệu này trong tay và sau gần 3 năm xử lý dữ liệu tại phòng thí nghiệm của Wits, nhóm nghiên cứu đã có thể tái tạo lại mô hình 3D của hộp sọ khủng long bé. “Không có máy quét CT trong phòng thí nghiệm trên thế giới có thể tạo ra các loại dữ liệu này”, Vincent Fernandez, một trong những đồng tác giả và nhà khoa học tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên ở London (Anh) nói. “Chỉ với một cơ sở khổng lồ như ESRF, chúng ta mới có thể mở khóa tiềm năng tiềm ẩn của những hóa thạch thú vị nhất. Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về sự hợp tác toàn cầu giữa Châu Âu và Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Nam Phi”.

Cho đến bây giờ, người ta tin rằng phôi trong những quả trứng đó đã chết ngay trước khi nở. Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu, tác giả chính Chapelle nhận thấy sự tương đồng với phôi thai đang phát triển của họ hàng khủng long sống (cá sấu, gà, rùa và thằn lằn). Bằng cách so sánh xương sọ nào có mặt ở các giai đoạn phát triển phôi khác nhau, Chapelle và đồng tác giả có thể chỉ ra rằng phôi Massospondylus thực sự trẻ hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây và chỉ ở mức 60% trong thời gian ủ bệnh.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng mỗi phôi có hai loại răng được bảo tồn trong hàm đang phát triển của nó. Một bộ được tạo thành từ những chiếc răng hình tam giác rất đơn giản sẽ được cắt lại hoặc rụng trước khi nở, giống như tắc kè và cá sấu ngày nay. Bộ thứ hai rất giống với bộ trưởng thành và sẽ là bộ mà phôi nở ra. Chapelle giải thích: “Tôi thực sự ngạc nhiên khi thấy những phôi này không chỉ có răng mà còn có hai loại răng. Răng rất nhỏ, chúng rộng từ 0,4 đến 0,7mm. Nó nhỏ hơn đầu tăm!”.

Kết luận của nghiên cứu này là khủng long phát triển trong trứng giống như họ hàng bò sát của chúng có mô hình phát triển phôi thai đã không thay đổi sau 200 triệu năm. “Thật không thể tin được rằng trong hơn 250 triệu năm tiến hóa của loài bò sát, cách hộp sọ phát triển trong trứng vẫn ít nhiều giống nhau. Hãy chứng tỏ – bạn không gây rối với một điều tốt!”, Jonah Choiniere kết luận, giáo sư tại Đại học Witwatersrand và cũng là đồng tác giả của nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ áp dụng phương pháp của họ cho các phôi khủng long khác để ước tính mức độ phát triển của chúng. Họ sẽ xem xét phần còn lại của bộ xương của phôi Massospondylus để xem liệu nó cũng có những điểm tương đồng trong quá trình phát triển với họ hàng khủng long ngày nay. Cánh tay và chân của phôi Massospondylus đã được sử dụng để cho thấy những con non có khả năng đi bằng hai chân.

Kết quả chính:

1. Tia X năng lượng cao được sử dụng để tái tạo hộp sọ của một số phôi khủng long lâu đời nhất được biết đến trên thế giới.
2. Hộp sọ có thể được nhìn thấy trong 3D ở mức độ chi tiết chưa từng có.
3. Hộp sọ phôi khủng long dường như phát triển theo thứ tự giống như của cá sấu, gà, rùa và thằn lằn ngày nay.
4. Những phôi khủng long này dường như đã bị hóa thạch ở mức xấp xỉ 60% trong suốt thời gian ủ bệnh của chúng. Điều này sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
5. Phôi khủng long có hai loại răng có kích thước rộng từ 0,4 đến 0,7mm. Một trong những bộ này sẽ bị rụng hoặc bán lại trước khi nở.

Nguồn truyện:

Vật liệu được cung cấp bởi Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Đa phương tiện liên quan :

• Video trên YouTube: X-quang Synchrotron làm sáng tỏ một số trứng khủng long lâu đời nhất thế giới

Tạp chí tham khảo :

1. Kimberley EJ Chapelle, Vincent Fernandez, Jonah N. Choiniere. Các trình tự hóa thạch sọ mặt được bảo tồn trong các loài saurian còn tồn tại cho phép ước tính các giai đoạn phát triển của khủng long phôi thai . Báo cáo khoa học , 2020; 10 (1) DOI: 10.1038 / s41598-020-60292-z
2. Kimberley EJ Chapelle, Roger BJ Benson, Josef Stiegler, Alejandro Otero, Qi Zhao, Jonah N. Choiniere. Một phương pháp định lượng để suy ra sự dịch chuyển đầu máy trong nước ối trong quá trình ontogeny, ứng dụng của nó đối với khủng long và mang theo sự tiến hóa của tư thế . Khoa cổ sinh học , 2020; 63 (2): 229 DOI: 10.111 / pala.12451