Nhóm nghiên cứu cho rằng, hemoglobin có thể là những dấu tích của tế bào hồng cầu, mở ra cơ hội tìm hiểu sâu hơn về sinh học của động vật thời tiền sử.
Ảnh minh họa loài khủng long Aratasaurus museunacionali. (Ảnh: LS)
Tuy nhiên, kết luận này vẫn gây tranh luận. Một số chuyên gia cho rằng hình dạng các cấu trúc được phát hiện không phù hợp với đặc điểm của tế bào hồng cầu ở bò sát và chim, vì vậy chưa đủ cơ sở để xác định chúng thực sự là tế bào máu cổ đại.
Nghiên cứu được công bố ngày 2/11 trên tạp chí PNAS. Các nhà khoa học cho biết họ đã tìm thấy những cấu trúc siêu nhỏ có hình dáng tương tự tế bào hồng cầu, đồng thời phát hiện dấu vết hóa học của heme – thành phần chứa sắt, đóng vai trò quan trọng trong hemoglobin, phân tử giúp vận chuyển oxy trong máu.
Những dấu tích này được tìm thấy trong xương chi của Aratasaurus museunacionali, một loài khủng long chân thú có chiều dài khoảng 3 m, từng sinh sống tại Brazil vào đầu kỷ Phấn trắng. Dù các nghiên cứu trước đây từng ghi nhận dấu hiệu liên quan đến máu trong hóa thạch khủng long, nhóm tác giả cho biết đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng các phương pháp phân tích hóa học để xác định dấu vết liên quan đến heme trong xương khủng long.
Kliti Grice, đồng tác giả nghiên cứu và giáo sư thuộc Đại học Curtin (Australia) cho biết, hóa thạch thông thường cung cấp thông tin chủ yếu thông qua xương, răng, vỏ và hình thái cơ thể. Những hóa thạch được bảo tồn đặc biệt còn có thể lưu giữ cấu trúc vi mô và dấu vết phân tử của sinh vật ban đầu. Điều này giúp các nhà khoa học tìm hiểu những khía cạnh sinh học cổ đại mà việc nghiên cứu hình dạng xương đơn thuần không thể giải đáp.
Tìm kiếm dấu vết sinh học ẩn sâu trong xương
Ban đầu, nhóm nghiên cứu không đặt mục tiêu tìm kiếm máu khủng long. Theo Grice, câu hỏi họ muốn giải đáp rộng hơn: Những thành phần sinh học ban đầu của một sinh vật có thể tồn tại trong bao lâu sau khi cơ thể hóa thạch?
Để tìm câu trả lời, các nhà khoa học phân tích xương chi của A. museunacionali, một loài khủng long chân thú nhỏ đã tuyệt chủng. Khủng long chân thú là nhóm khủng long chủ yếu đi bằng hai chân, phần lớn ăn thịt, bao gồm những loài nổi tiếng như Tyrannosaurus rex và Velociraptor.
Bằng cách kết hợp phân tích vi mô và hóa học, nhóm nghiên cứu phát hiện nhiều cấu trúc nhỏ nằm bên trong các kênh mạch máu của xương. Đây là những đường dẫn từng chứa mạch máu khi con vật còn sống. Theo các nhà khoa học, kích thước, hình dạng và vị trí của những cấu trúc này tương đồng với tế bào hồng cầu.
Grice cho biết nhóm đã sử dụng đồng thời kính hiển vi, phân tích khoáng vật và các phương pháp nghiên cứu địa hóa phân tử. Đặc biệt, họ tiến hành phân tích hóa học trực tiếp tại vị trí các cấu trúc nằm trong xương, nhờ đó có thể đối chiếu tín hiệu hóa học với đặc điểm vi mô của chúng trong bối cảnh hóa thạch thực tế.
Cách tiếp cận này giúp tăng độ tin cậy so với việc chỉ tách các phân tử từ một mảnh hóa thạch rồi suy đoán nguồn gốc của chúng.
Kết quả phân tích cho thấy có những hợp chất liên quan đến heme được bảo tồn gần các cấu trúc nói trên. Heme là một phân tử có cấu trúc vòng chứa sắt, giữ vai trò thiết yếu trong hemoglobin – thành phần của tế bào hồng cầu chịu trách nhiệm vận chuyển oxy. Phát hiện này bổ sung bằng chứng hóa học cho giả thuyết rằng các cấu trúc siêu nhỏ có thể là dấu tích của máu khủng long.
Điều kiện chôn vùi có thể giúp bảo tồn dấu vết máu
Nhóm nghiên cứu cho rằng môi trường chôn vùi đặc biệt có thể là yếu tố giúp những cấu trúc sinh học này tồn tại suốt hàng triệu năm.
Theo giả thuyết của họ, con khủng long có thể đã nhanh chóng bị bao phủ bởi trầm tích trong môi trường nghèo oxy, nơi có sự hiện diện của các thảm vi sinh vật – những lớp màng mỏng hình thành từ cộng đồng vi sinh vật. Điều kiện này có thể làm thay đổi quá trình phân hủy thông thường, giúp một số cấu trúc siêu nhỏ và dấu hiệu hóa học liên quan được bảo tồn.
Các cấu trúc nghi là tế bào hồng cầu được khoáng hóa bằng hausmannite, một loại khoáng vật oxit mangan có công thức Mn3O4.
Grice nhận định quá trình khoáng hóa diễn ra sớm có thể đã giúp ổn định hoặc tái tạo một phần cấu trúc sinh học ở cấp độ vi mô trước khi chúng bị phân hủy hoàn toàn. Trong khi đó, một số thành phần hóa học liên quan cũng có thể tồn tại dưới dạng đã biến đổi. Ngoài dấu hiệu liên quan đến heme, hóa thạch còn chứa các axit amin được bảo tồn, có liên quan đến collagen – loại protein cấu trúc quan trọng trong xương.
Chuyên gia vẫn nghi ngờ các cấu trúc có phải tế bào hồng cầu
Dù đánh giá cao nỗ lực nghiên cứu, không phải tất cả chuyên gia đều đồng tình với kết luận rằng các cấu trúc được phát hiện là tế bào hồng cầu.
Mary Schweitzer, nhà cổ sinh vật học phân tử tại Đại học Bang North Carolina, người không tham gia nghiên cứu nhưng từng có nhiều công trình về mô mềm của động vật thời khủng long, cho biết bà đánh giá cao cách tiếp cận nghiêm ngặt của nhóm tác giả trong việc nghiên cứu hóa thạch có niên đại rất xa xưa.
Schweitzer đồng ý rằng các phân tử có nguồn gốc từ chính cơ thể sinh vật có thể tồn tại qua thời gian địa chất dưới một số hình thức nhất định và mang lại nhiều thông tin khoa học giá trị. Thế nhưng, bà không tin những hình ảnh mà nhóm nghiên cứu thu được là tế bào hồng cầu còn sót lại.
Một trong những lý do chính liên quan đến hình dạng của các cấu trúc này. Ở động vật có vú, tế bào hồng cầu trưởng thành mất nhân trong quá trình phát triển. Ngược lại, tế bào hồng cầu của chim và bò sát vẫn giữ nhân, thường tạo thành một phần lồi đặc trưng ở giữa tế bào.
Theo Schweitzer, những cấu trúc trong nghiên cứu mới có hình dạng lồi nhiều hơn nhưng không thể hiện phần phình tương ứng với nhân tế bào. Kích thước của chúng cũng nhỏ hơn phần lớn tế bào hồng cầu ở các loài động vật không phải động vật có vú. Vì vậy, bà cho rằng sự tương đồng về hình thái giữa các cấu trúc được phát hiện và tế bào hồng cầu chưa thực sự thuyết phục.
