Khoảng 50 năm trước, ý tưởng cho rằng chim là hậu duệ từ khủng long dường như hoàn toàn vô lý và gặp phải sự phản đối mạnh mẽ. Chim, những sinh vật nhỏ bé, nhẹ cân trong khi khủng long là những gã khổng lồ chậm chạp và rõ ràng không có bất kỳ đặc điểm khí động học nào cả.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã dần phát hiện những bằng chứng về những loài khủng long nhỏ có lông, mỏ chim và nhiều đặc điểm khác giống loài chim hiện đại. Từ đây, mối liên hệ rõ ràng giữa khủng long và chim được các nhà khoa học và công chúng thừa nhận. Ngày nay, các nhà cổ sinh vật học hiếm khi tranh chấp rằng nguồn gốc của các loài chim từ khủng long.

Tuy nhiên, không phải mọi khía cạnh của việc chuyển hóa giữa chim và khủng long đã được giải quyết. Các nhà nghiên cứu còn bất đồng về loài khủng long nào có họ gần gũi nhất với loài chim hiện đại, loài nào có hình thể khí động học nhất hoặc có lông. Điều khó khăn nhất, chính là việc làm thế nào những chú chim-bò sát đầu tiên đạt được bước tiến hóa nhảy vọt trở thành những hung thần bầu trời.

Nguồn gốc của khủng long có lông

Câu hỏi tại sao và làm thế nào, những con khủng long ăn thịt nhỏ trong Kỷ Jura và Phấn Trắng đã tiến hóa đã làm đau đầu các nhà khoa học.

Một sai lầm phổ biến trong số những người không thạo trong lý thuyết tiến hóa là, lông phát triển chỉ dành riêng cho mục đích việc bay. Tiến hóa, thực ra là một quá trình mù: không ai biết những đặc điểm nào đó sẽ đi đến đâu cho đến khi thực tế cho phép nó tồn tại.

Do đó, lời giải thích được nhiều người chấp nhận là khủng long tiến hóa để có lông để bảo vệ bảo vệ chúng khỏi giá rét của khí hậu siêu lạnh, hoặc có thể là cách để khủng long hấp dẫn hơn trong mắt con khủng long khác giới.

Hình ảnh mô phỏng của khủng long có lông.

Bởi lẽ, loài chim hiện đại cũng có những bằng chứng cho thuyết tiến hóa. Có những loài chim, trong hàng trăm triệu năm qua, không hề biết bay nhưng vẫn có lông. Và nếu có lông chỉ phục vụ mục đích bay, thì không có lẽ gì, từ quan điểm tiến hóa, chim cánh cụt vẫn có lông. Trên thực tế, chúng có bộ lông ngắn dầy dặn nhằm chống thấm nước và giữ ấm.

Bằng nghiên cứu, các nhà cổ sinh học xác định được Archaeopteryx và Epidendrosaurus, xuất hiện vào cuối kỷ Jura cách đây khoảng 150 triệu năm là những loài khủng long có lông đầu tiên. Quá trình này diễn tiến bằng việc, những sợi lông nguyên thủy ngắn và giống như sợi tóc của khủng long dần tiến hóa thành lông dài, phẳng, phù hợp với việc đón không khí.

Từ đặc điểm quan trọng này, câu hỏi tiếp theo là: những con khủng long có lông học bay như thế nào?

Lý thuyết 1: Khủng long có lông thực hiện những bước chạy nhảy

Ngoại suy ngược từ hành vi của loài chim hiện đại như đà điểu, các nhà khoa học cho rằng, việc những con khủng long ăn thịt hai chân cỡ nhỏ và vừa trong kỷ Phấn trắng (đặc biệt là loài Ornithomimid) có thể đạt được tốc độ tối đa hoạt động của 48-60km/h.

Khi chúng chạy (đuổi theo con mồi hoặc cố gắng để chạy trốn trước động vật ăn thịt lớn hơn), chính lớp áo khoác lông vũ cách nhiệt giúp chúng có những cú nhảy lên cao dạng khí động họ. Nhờ đó, chúng săn mồi cũng như tránh bị ăn thịt một cách dễ dàng hơn. Khả năng sinh tồn của chúng sẽ cao hơn, và tiếp tục sinh sôi nảy nở. Những thế hệ sau sẽ tiến hóa sẽ khiến lông ngày càng lớn hơn giúp chúng “nhảy” cao và lâu hơn.

Hóa thạch của khủng long.

Đây là cơ sở để chúng tiến đến khả năng bay trong một thời gian “ngắn” - một chu trình tiến hóa hàng trăm triệu năm. Không phải trong chốc lát, một chú khủng long có lông cỡ nhỏ, bất thình lình nhảy từ một vách đá và cất cánh bay như một chú chim hiện đại. Bên cạnh đó, quá trình này xảy ra ở nhiều chi khủng long khác nhau.

Trong chương Nova của quyển sách Loài Khủng Long Bốn Cánh (tác phẩm nghiên cứu về loài khủng long Microraptorthat vừa được phát hiện tại Trung Quốc), một nhà khoa học đã mô tả lý thuyết trên rằng, quá trình học bay của những loài khủng long có lông được tóm lại trong việc học bay của chú chim hiện đại vừa sinh.

Lý thuyết 2: Khủng long có lông học bay từ việc rơi từ trên cây

Chim không phải là động vật hiện đại mà có thể làm cơ sở để ngoại suy trở lại về hành vi học bay của loài khủng long đã tuyệt chủng. Sóc bay cũng là một ví dụ điển hình.

Chúng lướt qua những cánh rừng bằng cách nhảy từ cành cây cao, mở rộng phần da gắn liền giữa cánh tay và chân dạng cánh của chúng để bay sang cành cây khác. Dù loài sóc bay không đáp ứng hoàn toàn cho khả năng bay lượn nhưng mỗi cú lướt của chúng có khoảng cách ấn tượng. Thậm chí, một số loài có thể lướt xa đến 2/3 chiều dài của một sân bóng đá (khoảng 60-80m).

Tương tự, các nhà khoa học hình dung về lý thuyết rằng, một số loài khủng long ăn thịt có lông, kích thước bé nhỏ và có thể đã sống trên cây cao có thể làm điều này. Chúng có thể đã đi theo cùng một con đường tiến hóa như sóc bay. Việc lướt qua những khoảng cách xa hơn giúp bộ lông của chúng dần dần tiến hóa để có hình dạng và cấu tạo tối ưu.

Cùng với thời gian, quá trình tiến hóa giúp chúng có đôi cánh có thể vỗ, điều này cho phép chúng tạo áp lực vào không khí để bay liên tục-bước tiến hóa của những loài chim tiền sử.

Tuy nhiên, lý thuyết này có phần yếu hơn với giả thuyết về việc học bay trên cơ sở nhảy lên cao và bay xuống thay vì trượt từ cây này qua cây khác. Hơn nữa, dù đã trải qua hàng triệu năm tiến hóa, vẫn chưa có loài sóc bay nào đạt được kỹ năng “bay thực sự”.

Xây dựng cây phả hệ giữa khủng long có lông và chim hiện đại

Một trong khó khăn chính của các nhà cổ sinh vật học là việc liên tục phát hiện nhiều chi mới của các loài khủng long ăn thịt có lông cỡ nhỏ, đặc biệt là tại khu hóa thạch Liêu Ninh (Trung Quốc). Do các mẫu vật này có niên đại theo thời kỳ địa chất cách nhau hàng chục triệu năm, điêu này khiến các nhà cổ sinh vật học rất khó tái tạo chính xác dòng tiến hóa từ khủng long thành chim.

Tái tạo hình ảnh mô phỏng của khủng long có lông.

Loài khủng long Microraptor bốn cánh kì dị là một ví dụ điển hình gây tranh cãi giữa các nhà cổ sinh vật học. Một số người cho rằng nó là điểm kết thúc của tiến hóa, một số khác nghĩ rằng nó là hình thức "trung gian" giữa khủng long và chim. Nhóm khác lại cho rằng, loài này không phải là khủng long mà là một nhánh tiến hóa của Archosaur.

Ngày nay, hầu hết các nhà cổ sinh vật học nghiêng về lý thuyết rằng chim có nguồn gốc từ khủng long ăn thịt có lông và chúng học bay từ từ việc nhảy trên mặt đất lên chứ không phải từ việc trượt từ cây này qua cây khác. Tuy nhiên, cũng tương tự như với tất cả mọi thứ tiền sử khác, những quan điểm này có thể thay đổi với một phát hiện khảo cổ mới.