Loài chim đã tiến hóa bộ não lớn như thế nào?

Một nhóm nghiên cứu quốc tế gồm 37 nhà sinh vật học tiến hóa và nghiên cứu cổ sinh vật học, đã tái cấu trúc sự tiến hóa não bộ của loài chim, bằng cách sử dụng một bộ dữ liệu lớn về thể tích bộ não của các loài từ khủng long, các loài chim đã tuyệt chủng cho đến các loài chim hiện đại.

Nghiên cứu đã tiết lộ một điều rằng sau kỳ tuyệt chủng, mối tương quan giữa tỷ lệ bộ não và cơ thể đã thay đổi đáng kể khi một số loài chim đã phải chịu đựng phóng xạ để chiếm lại không gian sinh thái bị bỏ trống bởi một số nhóm tuyệt chủng.

Phát hiện của nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Sinh học Ngày nay.

Tác giả chính của nghiên cứu, ông Daniel Ksepka, đến từ bảo tàng Bruce (Mỹ) cho biết, một trong những điều bất ngờ lớn nhất là sự lựa chọn kích thước cơ thể nhỏ hóa ra lại là yếu tố chính trong quá trình tiến hóa của những loài chim có bộ não lớn.

Nhiều họ chim thành công đã tiến hóa cân xứng với bộ não lớn bằng cách thu nhỏ kích thước cơ thể, trong khi não của chúng vẫn giữ kích thước gần với kích thước não của tổ tiên có thân hình lớn hơn.

Ông Ksepka và các đồng nghiệp đã sử dụng dữ liệu chụp cắt lớp để tạo ra các “endocast” – mô hình não dựa trên hình dạng khoang rỗng bên trong hộp sọ - của hàng trăm loài chim và khủng long đã tuyệt chủng, để kết hợp với một kho dữ liệu khổng lồ về kích thước bộ não của các loài chim ngày nay. Sau đó, họ phân tích tương quan tăng trưởng giữa bộ não và cơ thể về tỷ lệ kích thước bộ não so với kích thước cơ thể.

Hình ảnh tưởng tượng về endocast của khủng long và chim ngày nay.

Không có khác biệt rõ ràng giữa bộ não của những loài khủng long tiên tiến và các loài chim nguyên thủy – đồng tác giả của nghiên cứu, Amy Balanoff, đến từ Đại học Johns Hopkins cho biết. Những loài chim như đà điểu Úc và chim bồ câu có cùng kích thước bộ não với kích thước mà bạn mong đợi ở một con khủng long chân thú nếu có cùng kích thước cơ thể, và trên thực tế, một số loài như chim moa (đã tuyệt chủng) còn có kích thước bộ não nhỏ hơn mong đợi.

Có hai nhóm chim mà các nhà nghiên cứu gọi bộ não của chúng là có kích thước thật sự ngoại lệ - họ vẹt và họ quạ - đã phát triển tương đối gần đây. Năng lực nhận thức của chúng còn bao gồm cả khả năng sử dụng các công cụ ngôn ngữ và ghi nhớ khuôn mặt của con người. Trong nghiên cứu này, vẹt và quạ đã thể hiện tỷ lệ tiến hóa não rất cao, giúp cho chúng có được kích thước bộ não với tỷ lệ lớn như vậy.

Tương quan kích thước não của hơn 2000 loài chim và khủng long. Gam màu ấm hơn cho thấy tỷ lệ kích thước não lớn hơn.

Nhà khoa học Jeroen Smaers, công tác tại Đại học Stony Brook (Mỹ) thậm chí còn cho rằng quạ là “con người của vương quốc loài chim”. Cũng giống như tổ tiên của chúng ta, chúng đã tiến hóa bộ não tương đối lớn bằng cách đồng thời tăng cả kích thước cơ thể và kích thước bộ não, trong đó sự gia tăng kích thước não thậm chí còn diễn ra nhanh hơn.

Trong bài báo của mình, nhóm nghiên cứu cho biết dữ liệu của họ thể hiện lịch sử tiến hóa rất phức tạp và năng động của các loài chim. Lịch sử này bao gồm tốc độ tiến hóa cao lúc đầu ổn định trong quá trình chuyển đổi từ khủng long chân thú thành chim, tiếp theo là một loạt các thay đổi ở mức độ rất sâu sắc như các loài chim có mào thích nghi với vô số hệ sinh thái ban đầu ở đại Tân Sinh, và đỉnh cao là hai nhóm vẹt và quạ - chúng có được kích thước bộ não tương đối, tế bào thần kinh dày đặc và tiềm năng nhận biết tinh vi gần như cực đỉnh của thế giới động vật có xương sống.

• Các nhà khoa học "hack" não chim sẻ, dạy chúng hót những giai điệu chưa từng nghe thấy từ bố mẹ
• Bằng chứng về ký ức trong não của chim biết hót

Từ khóa liên quan:

bộ não của chim

kích thước não chim

sự tiến hóa não chim

quá trình tiến hóa của chim

endocast

Jeroen Smaers

Daniel Ksepka