Chúng ta đã quá quen thuộc với hình ảnh to lớn và đầy sức mạnh của các loài Tyrannosaurus hay Tarbosaurus. Tuy nhiên, tổ tiên của chúng hay các chi khủng long bạo chúa khác chỉ là những theropod bé nhỏ đã từng phải lẩn trốn để không trở thành bữa ăn của những loài thú săn mồi khác. Hãy cùng tìm hiểu về Guanlong – loài khủng long đã sống sót qua cuộc đấu tranh sinh tồn đầy khắc nghiệt của Kỷ Jura để hàng triệu năm sau, các hậu duệ của chúng trở thành những sinh vật thống trị đứng đầu chuỗi thức ăn trên các lục địa của thế giới cổ đại.
Mắt xích bị quên lãng
Tyrannosauridae (“bạo long” hay “khủng long bạo chúa”) là một họ bao gồm những kẻ ăn thịt khét tiếng như Tyrannosaurus, Tarbosaurus hay Gorgosaurus… đã thống trị châu Á và Bắc Mỹ suốt giai đoạn 20 triệu năm cuối Kỷ Creta. Chúng rất dễ nhận biết với các đặc điểm như kích thước khổng lồ (đa số dài từ 9 – 13 m), sở hữu cái đầu to cùng nhiều răng sắc, các chi trước thoái hóa với chỉ hai ngón tay trái ngược với các chi sau to khỏe.
Sự phong phú về mặt số lượng cũng như mức độ nguyên vẹn của các hóa thạch đã khiến các khủng long thuộc họ này thành chủ đề được ưa thích của các nhà cổ sinh vật học. Tuy nhiên, các đặc trưng của họ Tyrannosauridae đã che mờ nguồn gốc của chúng trong cây tiến hóa. Sự thay đổi để thích nghi của những đặc tính hiện diện trong các loài bạo long ở cuối kỷ Creta như Tyrannosaurus, Gorgosaurus và Tarbosaurus đã làm biến đổi hộp sọ, các chi và đốt sống của chúng, qua đó che mờ đi nhiều vết tích của các thế hệ khủng long tổ tiên.
Trong phần lớn thế kỷ 20, các nhà khảo cổ học sau thế hệ của H. F. Osborn đều cho rằng các bạo long là hậu duệ cuối cùng cùng của những loài carnosauria như Allosaurus hay Acrocanthosaurus. Nhưng vào cuối những năm 1990, xuất phát từ nguyên lý phân nhánh (phương pháp này cho phép đặt ra các giả thuyết có thể kiểm tra được, hiện nay được xem là cách phân tích quá trình tiến hóa tốt nhất), một giả thuyết mới được đặt ra cho rằng các bạo long tiến hóa từ những khủng long coelurosaur nhỏ bé và nhanh nhẹn,
Tuy nhiên, khi mà nguồn gốc tiến hóa của các bạo long vẫn chưa được làm rõ, vẫn còn nghi vấn đặt ra là liệu những đặc điểm về giải phẫu chung giữa các khủng long tyrannosaurid và các loài coelusaurus khác (compsonathid, ornithomimosaur hay các maniraptoran có lông vũ) là vì chúng có chung nguồn gốc hay chỉ đơn thuần là kết quả của quá trình tiến hóa hội tụ?
Để trả lời câu hỏi này cần phải tìm được các hóa thạch của các tổ tiên xa xưa hơn của các loài khủng long bạo chúa.
Trong vài năm gần đây, đã có nhiều hóa thạch như vậy được khám phá. Một trong số đó là Applachiosaurus, có quan hệ rất gần gũi với họ Tyrannosauridae cả về kích thước lẫn giải phẫu, và cũng giống như những người họ hàng của chúng, là động vật ăn thịt đầu bảng trong địa bàn của mình.
Một loài khác là Eotyrannus, có kích thước nhỏ hơn (con trưởng thành dài khoảng 4,5m) và có chi trước dài hơn với ba móng vuốt đặc trưng của bộ coelurosaur. Chúng chỉ là loài có sức mạnh thứ hai (sau các allosauroid và spinosauroid) trong môi trường sống của mình.
Vào năm 2004, Xu Xing và cs mô tả loài Dilong (Đế long) sống vào đầu kỷ Creta, một loài khủng long ăn thịt có kích thước chỉ dài 1,5 m và có protofeather (một hình thức sơ khai của lông vũ).
Cho đến nay, các loài khủng long này được xem là các thành viên sớm nhất của siêu họ Tyrannosauroidea, gồm các bạo long và họ hàng thân thuộc của chúng.
Con rồng Tân Cương
Thế kỷ XXI, Trung Quốc nổi lên như một điểm đến ưa thích của giới khảo cổ khi liên tục có nhiều phát hiện quan trọng, chẳng hạn như khu vực Liêu Ninh với hệ sinh thái vô cùng đa dạng là nơi đã khai quật được dấu tích của các loài khủng long có lông vũ, động vật có vú nguyên thủy hoặc thực vật có hoa từ 110 – 128 triệu năm trước.
Xa hơn về phía Tây của sa mạc Gobi là vùng đất Tân Cương đầy bí ẩn, nơi ghi dấu một thời về Con đường Tơ lụa huyền thoại. Ẩn sâu trong những khối đá đầy màu sắc có niên đại từ giai đoạn Hậu Jura ở khu vực vịnh Ngũ Thái cằn cỗi thuộc bồn địa Junggar của Tân Cương là những hóa thạch có niên đại từ 156 – 161 triệu năm trước. Các bãi hóa thạch nơi đây thuộc hệ tầng Shishugou, phía trên thuộc về Trung Jura còn phía dưới thuộc kỷ Tiền Jura.
Năm 2002, các giáo sư Từ Tinh (Xu Xing) thuộc Viện Cổ sinh Động vật có xương sống và Cổ nhân loại học Trung Quốc và James M. Clark của Đại học George Washington trong chuyến khảo sát lần thứ sáu đến khu vực này đã khai quật được hai bộ hóa thạch của một loài khủng long ăn thịt chưa từng được biết đến trước đó.
Mẫu vật định danh được ký hiệu là IVPP V14531, là bộ xương tương đối hoàn chỉnh của một cá thể trưởng thành. Nằm ngay bên dưới nó là mẫu vật phụ với ký hiệu IVPP V14532, thuộc về một con non với mức độ nguyên vẹn thậm chí còn cao hơn và vẫn còn đủ các khớp xương. Có lẽ nó đã bị con trưởng thành đè lên sau khi chết. Cả hai con vật được xác định tử vong vì cùng một nguyên nhân: bị sa vào hố bùn tạo ra bởi dấu chân của một sauropod khổng lồ (có khả năng là loài Mamenchisaurus) và kẹt lại trong đó.
Phân tích mô học cho thấy độ tuổi trưởng thành của loài này là 7 tuổi, và cá thể lớn hơn bị sa lầy và tử vong ở độ tuổi 12. Trong khi con nhỏ hơn chết khi vẫn còn đang ở giai đoạn phát triển, lúc 6 tuổi. Do sự khác biệt về độ tuổi nên có thể dễ dàng quan sát được các thay đổi trong quá trình trưởng thành như con non có hốc mắt và bàn tay có tỷ lệ lớn hơn cũng như chi sau dài hơn.
Điểm đáng chú ý là trên phần hộp sọ của các con vật đều có một cái mào tạo nên bởi các phần xương mũi hợp lại. Ở con non, phần mào tương đối nhỏ và chỉ giới hạn ở phần trước mũi, trong khi mào của con trưởng thành có kích thước lớn hơn rất nhiều.
Dựa vào đặc điểm này, vào năm 2006, loài khủng long này đã được giáo sư Từ Tinh và cộng sự mô tả và chính thức đặt tên là Guanlong wucaii (Ngũ Thái Quan long hay loài rồng có mào vùng Ngũ Thái). Bộ xương gốc hiện đang được trưng bày tại Viện Cổ sinh Động vật có xương sống và Cổ nhân loại học Trung Quốc.
Guanlong – tổ tiên của các bạo chúa
Giáo sư Từ và các cộng sự phân tích giải phẫu của Guanlong cho thấy chúng mang nhiều đặc điểm trung gian giữa khủng long coelurosaur và các loài bạo long thuộc siêu họ tyrannosauroid. Có thể nói, đây chính là mắt xích còn thiếu để chứng minh các tyrannosauroid đã tiến hóa từ khủng long coelurosaur.
Guanlong sống vào đầu giai đoạn Hậu Kỷ Jura, cùng thời điểm với các compsonathid và maniraptoran, cho thấy sự phân nhánh trong quá trình tiến hóa của các khủng long coelurosaur đã diễn ra vào thời điểm 160 triệu năm trước. Trên thực tế, nguồn gốc của các coelurosaur nói chung và các tyrannosauroid nói riêng có thể còn xa xưa hơn.
Mặc dù ngoại hình có rất ít đặc điểm để khiến người ta nghĩ rằng đây là một họ hàng của các bạo long đáng sợ kỷ Creta, nhưng dựa theo 7 đặc điểm về mặt hình thái (bao gồm cấu trúc răng, hình dạng của các lỗ tự nhiên trên hộp sọ và các đặc điểm của khung chậu), Guanlong vẫn được xếp vào siêu họ Tyrannosauroidea. Như vậy, loài khủng long nhỏ bé này trở thành một trong những tổ tiên lâu đời nhất được tìm thấy cho đến nay của Tyrannosaurus rex và các họ hàng khổng lồ của chúng.
Các hóa thạch Guanlong wucaii phát hiện được là các bộ xương thuộc siêu họ Tyrannosauroidea được bảo quản tốt nhất từ trước cho đến nay. Nhìn vào đó, chúng ta có thể hình dung được sự biến đổi trên quá trình tiến hóa từ các coelurosaur trở thành các bạo long vào thời điểm 95 triệu năm trước khi loài bạo long cuối cùng và nổi tiếng nhất, Tyrannosaurus rex biến mất khỏi Trái đất.
Theo giáo sư Clark, Guanlong thuộc về một nhánh đã phân hóa rất sớm trong quá trình tiến hóa của các bạo long, vì vậy chúng không mang nhiều đặc điểm giống với những hậu duệ khét tiếng của mình.
Trong một nghiên cứu gần đây, Guanlong được xếp trong cùng nhánh với Proceratosaurus và Kileskus, tạo thành họ Procetosauridae cùng các thành viên khác như Sinotyrannus, Juratyrant và Stokesosaurus. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu khác vào năm 2014 đã loại Stokesosaurus ra khỏi họ này.
Guanlong wucaii là loài có kích thước nhỏ nhất trong họ tyrannosauroid, chỉ sau Dilong. Con trưởng thành chỉ cao khoảng 1,1 m tính đến phần hông và dài khoảng 3 m từ mõm đến đuôi. Kích thước nhỏ bé là một trong các đặc điểm khiến Guanlong giống với khủng long coelurosaur hơn là các loài bạo long sau này.
Bên cạnh các đặc điểm chung của các khủng long thuộc siêu họ Tyrannosauroidea bao gồm cấu trúc răng hình chữ U ở xương tiền hàm hàm trên, hai xương mũi hợp lại làm một… Guanlong cũng mang nhiều đặc điểm sơ khai hơn ví dụ như có chi trước dài với ba móng vuốt ở mỗi “bàn tay”. Ngoài ra, một số đặc điểm của khung chậu cũng giống kiểu đặc trưng của các theropod giai đoạn kỷ Triass tới giữa kỷ Jura hơn là các loài sau đó (mặc dù các đặc điểm này vẫn hiện diện ở một số coelurosaur khác).
Có khả năng Guanlong cũng được bao phủ bởi một lớp protofeather giống như loài khủng long được tìm thấy trước đó và có quan hệ gần gũi với chúng là Dilong.
Đặc trưng của Guanlong nằm ở phần xương mũi hợp lại thành một cấu trúc giống như cái mào nằm ở phần mõm của chúng. Tất cả các chi thành viên Tyrannosauroidea đều có những chi tiết trang trí dọc theo xương mũi, ví dụ như sừng nhỏ xếp thành hàng ở Applachiosaurus và Alioramus… Nhưng Guanlong là chi duy nhất trong siêu họ này sở hữu một cái mào ấn tượng đến như vậy.
Các mào dạng này rất phổ biến ở những theropod giai đoạn Trung và Hậu kỷ Jura như Ceratosaurus hay các loài coelurosaur nguyên thủy Proceratosaurus và Monolophosaurus. Cấu trúc này rất mỏng manh (chỉ dày 1,5 mm) và bên trong chứa đầy các túi khí cho thấy nó chủ yếu được dùng để trang trí thay vì làm vũ khí. Hóa thạch của cá thể Guanlong chưa trưởng thành hơn có cái mào nhỏ hơn cho thấy khả năng nó liên quan đến sự trưởng thành về mặt tính dục.
Guanlong sinh sống trong những khu rừng lá kim và dương xỉ khổng lồ, nơi khí hậu luôn thay đổi, với mùa hè ấm và ẩm ướt trong khi mùa đông khô lạnh. Thức ăn của chúng bao gồm các loài khủng long nhỏ hơn, động vật có vú… Trái với các hậu duệ của chúng đứng đầu chuỗi thức ăn, Guanlong cũng có thể trở thành bữa ăn cho các loài khủng long ăn thịt lớn hơn như loài allosaur Yangchuanosaurus hay Monolophosaurus.
