Khủng long có mối quan hệ gần gũi với các loài chim ngày nay như thế nào? Một nghiên cứu gần đây đi sâu vào vấn đề này, điều tra xem protein trong lông khủng long đã phát triển và thay đổi như thế nào qua hàng triệu năm và nhiệt độ khắc nghiệt. Những tia X mạnh mẽ do Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC tạo ra đang mang đến cho các nhà nghiên cứu những hiểu biết mới về quá trình tiến hóa của lông vũ.

Nghiên cứu mới cho thấy thành phần protein của lông khủng long tương tự như thành phần protein của lông khủng long tương tự như thành phần hóa học của lông chim hiện đại, cho thấy nguồn gốc hóa học sớm của lông chim, có thể là 125 triệu năm trước. Nghiên cứu cho thấy protein α trong lông vũ hóa thạch có khả năng được hình thành do nhiệt trong quá trình hóa thạch, chứ không phải tồn tại ban đầu. (Quan niệm của nghệ sĩ về lông khủng long).

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng lông khủng long có chứa protein khiến chúng ít cứng hơn lông của các loài chim hiện đại. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học College Cork (UCC), Nguồn sáng bức xạ Synchrotron Stanford (SSRL) tại Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng và các tổ chức khác đã phát hiện ra rằng thành phần protein ban đầu của lông khủng long rất giống với thành phần protein của lông chim hiện đại.

Kết quả này có nghĩa là thành phần hóa học của lông chim ngày nay có thể có nguồn gốc sớm hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây, có thể sớm nhất là 125 triệu năm trước.

Tiffany Slater, nhà cổ sinh vật học tại UCC và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu mới, cho biết: "Thật thú vị khi khám phá ra những điểm tương đồng mới giữa khủng long và chim". "Sử dụng tia X và ánh sáng hồng ngoại, chúng tôi phát hiện ra rằng lông của khủng long Sinornithosaurus chứa một lượng lớn protein beta, giống như lông của các loài chim ngày nay. Phát hiện này xác nhận giả thuyết của chúng tôi rằng chim khủng long có lông cứng - giống như các loài chim hiện đại."

Mấu chốt của vấn đề nằm ở sự kết hợp của các protein. Các thử nghiệm trước đây trên lông khủng long cho thấy lông khủng long chứa chủ yếu là alpha-keratin, một loại protein giúp lông bớt cứng hơn, trong khi lông chim hiện đại rất giàu beta-keratin, một loại protein giúp tăng cường khả năng bay của lông. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu muốn biết liệu sự khác biệt này có phản ánh tính chất hóa học thực sự của lông vũ trong quá trình sống hay đó là một tạo tác của quá trình hóa thạch.

Để tìm ra điều này, nhà cổ sinh vật học Maria McNamara của Slater và UCC đã hợp tác với các nhà khoa học SSRL để phân tích lông vũ của loài khủng long 125 triệu năm tuổi Sinornithosaurus và loài chim đầu tiên Confuciusornis, cũng như chiếc lông vũ 50 triệu năm tuổi từ Hoa Kỳ.

Để phát hiện protein trong lông vũ cổ đại, các nhà nghiên cứu đã cho hóa thạch tiếp xúc với tia X mạnh mẽ của SSRL, tia X có thể cho thấy liệu các thành phần chính của protein beta có hiện diện hay không. Nhà khoa học SSRL Sam Webb cho biết điều này giúp các nhà nghiên cứu xác định xem beta-protein trong mẫu vẫn ở trạng thái "bản địa" hay đã thay đổi theo thời gian và sự thay đổi đó xảy ra như thế nào về mặt hóa học.

Webb cho biết nhóm cũng đã tiến hành các thí nghiệm riêng biệt mô phỏng nhiệt độ mà hóa thạch tiếp xúc theo thời gian. Những thí nghiệm này cho thấy protein alpha trong hóa thạch có thể được hình thành trong quá trình hóa thạch, chứ không phải là một phần của quá trình sống của lông vũ.

Phân tích cho thấy mặc dù một số lông hóa thạch có chứa một lượng lớn α-protein nhưng rất có thể chúng không có ở đó mà được hình thành theo thời gian. Chúng được hình thành do hóa thạch trải qua sức nóng dữ dội.

Slater cho biết: "Thí nghiệm của chúng tôi giúp giải thích tại sao sự khác biệt hóa học kỳ lạ này là kết quả của sự phân hủy protein trong quá trình hóa thạch. Vì vậy, trong khi một số lông khủng long vẫn giữ lại dấu vết của protein beta ban đầu, thì các lông hóa thạch khác lại chứa protein alpha được hình thành trong quá trình hóa thạch."

Weber cho biết: “Thành phần protein thô có thể thay đổi theo thời gian, một khía cạnh thường bị bỏ qua khi nghiên cứu các dấu ấn sinh học sâu”. "So sánh kết quả quang phổ tia X của chúng tôi với các phép đo bổ sung trong phòng thí nghiệm về các mẫu lông vũ được làm nóng trong thực nghiệm giúp hiệu chỉnh các phát hiện của chúng tôi."

T AGPH1 Maria McNamara, tác giả cấp cao của nghiên cứu, cho biết: "Dấu vết của các phân tử sinh học cổ đại rõ ràng có thể tồn tại hàng triệu năm, nhưng bạn không thể đọc hồ sơ hóa thạch theo nghĩa đen bởi vì ngay cả mô hóa thạch có vẻ như được bảo quản tốt cũng đã bị nấu chín và nghiền nát trong quá trình hóa thạch. Chúng tôi đang phát triển các công cụ mới để hiểu những gì đã xảy ra trong quá trình hóa thạch và khám phá bí mật hóa học của hóa thạch sẽ cung cấp cho chúng ta những hiểu biết mới thú vị." vào quá trình tiến hóa "