Plesiosaur từng thống trị đại dương trong hơn một trăm triệu năm trước khi biến mất cùng thời điểm khủng long tuyệt chủng. Dù sinh sống phổ biến các đại dương thời tiền sử, sự hiện diện của loài vật này gắn với nhiều câu hỏi về đặc điểm sinh học, giải phẫu học và tiến hóa mà các nhà nghiên cứu chưa thể giải đáp. Plesiosaur là loài động vật rất kỳ lạ, theo tiến sĩ Ketchum, người trông coi các mẫu vật địa chất tại bảo tàng. "Chúng có họ hàng với các loài bò sát khác như khủng long, cá sấu, thằn lằn cá và rùa, nhưng chúng tôi không biết chắc nên phân loại chúng như thế nào", tiến sĩ Ketchum nói.
Thằn lằn cổ rắn hay Plesiosaur là một họ bò sát biển cực kỳ nổi tiếng ở Đại Trung sinh (Mesozoi). Các nghiên cứu gần đây cho thấy chúng có các tế bào hồng cầu rất lớn, vì vậy chúng có thể lặn sâu hơn xuống đại dương gấp nhiều lần so với những gì chúng ta đã biết tới trước đây.
Trong kỷ nguyên Mesozoi, từ 250 đến 660 triệu năm trước, Trái Đất của chúng ta tồn tại một số lượng lớn các loài bò sát sống ở dưới đại dương, bao gồm cả những loài thằn lằn cổ rắn.
Những con Plesiosaur cuối cùng sống sót trong cùng thời gian với những loài khủng long, và chúng đã chọn theo con đường tiến hóa để có một chiếc cổ dài và ví dụ điển hình có thể kể đến là loài Elasmosaurus.
Elasmosaurus là một trong những loài thằn lằn cổ rắn được biết sớm nhất và nổi tiếng nhất từng sống ở Bắc Mỹ vào cuối kỷ Phấn Trắng cách đây hơn 80 triệu năm. Chúng có chiếc cổ chiếm hơn 50% chiều dài cơ thể (7 m so với chiều dài cơ thể là hơn 10 m). Chiếc cổ dài khó tin của loài thằn lằn biển Elasmosaurus này đã từng dẫn đến một giả thuyết thú vị vào những năm 1930 khi có người cho rằng quái vật hồ Loch Ness bí ẩn thực ra là một con Elasmosaurus chưa tuyệt chủng. Trên thực tế vì chiều dài chiếc cổ và kích thước cơ thể khổng lồ thì loài thằn lằn biển này không thể dựng thẳng cổ mình lên như thiên nga, hay ngay cả trong bức hình chụp về quái vật hồ Loch Ness nổi tiếng.
Ngoài việc có thể quan sát những thay đổi trực tiếp về ngoại hình, các nhà nghiên cứu đã cố gắng khám phá con đường tiến hóa của các loài thằn lằn cổ rắn từ góc độ vi mô. Nhà động vật học Kai R. Caspar của Đại học Berne và những nhà nghiên cứu cổ sinh vật học khác đã phát hiện ra rằng các loài Plesiosaur cuối cùng có các tế bào hồng cầu lớn hơn nhiều so với những loài thằn lằn cổ rắn đã từng tồn tại trước đó.
Và điều này được cho là phương thức tiến hóa ưu việt để chúng có thể thành công trong việc trở nên to lớn hơn và có thể lặn sâu hơn xuống đáy đại dương.
Để nghiên cứu thêm khả năng thích nghi của thằn lằn cổ rắn với cuộc sống dưới biển sâu, các nhà nghiên cứu đã tạo ra những lát cắt nhỏ từ các bộ xương của các loài Plesiosaur khác nhau, và sau đó là các loài thằn lằn cổ rắn lớn và sinh sống ở môi trường ven biển nông để so sánh.
Kết quả cho thấy hoàn toàn phù hợp với những suy đoán trước đây. Trong quá trình mở rộng môi trường sống xuống biển sâu, hồng cầu của Plesiosaurs dần trở nên lớn hơn và trở thành mô hình tiến hóa khuôn mẫu của các loài thằn lằn cổ rắn.
Tháng 11/2019 một nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học PeerJ với tựa đề: "Loài bò sát biển Mesozoi (Sauropterygia) và sự hội tụ huyết học của động vật dưới nước giải thích sự thích nghi của loài thằn lằn cổ rắn".
Ngoài việc nghiên cứu các loài Plesiosaur đã tuyệt chủng, các nhà nghiên cứu cũng phân tích các động vật biển ngày nay, chẳng hạn như cetaceans (bộ cá voi), hải cẩu, chim cánh cụt, và thấy rằng chúng có các tế bào hồng cầu lớn hơn và dày đặc hơn so với các loài là họ hàng của chúng nhưng sống trên đất liền. Hồng cầu lớn hơn và dày đặc hơn có thể mang nhiều oxy hỗ trợ cho các loài này giữ hơi thở và lặn trong một thời gian dài trong đại dương.
Kai R. Caspar giải thích: "Rõ ràng, tổ tiên và các thành viên đầu tiên của loài thằn lằn cổ rắn sống ở vùng biển nông trước khi chúng mở rộng ra đại dương. Trong quá trình đó, cấu trúc cơ thể cũng thay đổi theo".
Trong quá trình lặn lặp lại của Plesiosaurs xuống biển sâu, các tế bào hồng cầu của chúng ngày càng lớn hơn và mật độ hồng cầu cũng ngày càng cao hơn, do đó, plesiosaur có thể lặn lâu hơn và sâu hơn rất nhiều so với tổ tiên của chúng. Từ góc độ tiến hóa, sự thay đổi như vậy rất có lợi, và mô hình tiến hóa này được sử dụng bởi sinh vật biển ngày nay. Ở động vật biển ngày nay, điển hình là các loài thuộc bộ cá voi, các tế bào hồng cầu lớn bất thường có thể được tìm thấy trong cơ thể chúng.
Những con Plesiosaur sau này đã thích nghi với cuộc sống dưới biển sâu.
Cá nhà táng ngày nay có khả năng lặn rất mạnh mẽ bởi máu của chúng có mật độ hồng cầu rất cao.
Ngoài các tế bào hồng cầu mở rộng, Những loài Plesiosaur cuối cùng cũng có nhiều chất béo hơn ở trong cơ thể , ví dụ loài Aristonectes sống ở vùng nước xung quanh Nam Cực vào cuối kỷ Phấn trắng có thể dài tới 14 mét và nặng hơn 7 tấn. Cơ thể chúng có một lớp mỡ dày được quấn quanh cơ bắp, lớp chất béo này có thể đóng vai trò giữ ấm, bởi vì chúng là loài động vật máu nóng.
Kai R. Caspar kết luận: "Điều này ủng hộ giả thuyết của chúng tôi rằng sinh vật biển máu nóng hoàn toàn có thể thích nghi một cách tuyệt vời với cuộc sống dưới biển sâu".