Tất cả các loài chim, thằn lằn, cá sấu và các loài bò sát khác đều tiến hóa từ một tổ tiên chung duy nhất. Điều này cho thấy rằng các loài bò sát có quan hệ họ hàng gần gũi hơn với nhau trên cây tiến hóa hơn là với bất kỳ loài động vật nào khác.
Chúng ta có bằng chứng hóa thạch vững chắc về việc chim tiến hóa từ khủng long. Khi tưởng tượng về loài bò sát, chúng ta thường nghĩ đến những cơ thể dài, vảy bóng và lưỡi đánh hơi. Những hình ảnh này không liên tưởng đến sự nhẹ nhàng hay thân thiện. Trái lại, những chiếc lông vũ nhẹ và sáng, tiếng hót líu lo ngọt ngào của chim lại khiến mọi người nghĩ đến hoa cỏ, bay lượn và những đàn lớn tô điểm cho bầu trời trong xanh. Do đó, việc liên kết chim với bò sát không phải là điều dễ dàng.
Câu hỏi liệu chim có phải là loài bò sát hay không là vấn đề phân loại. Carolus Linnaeus, người sáng lập hệ thống phân loại sinh vật hiện đại, đã kết luận rằng chim và bò sát thuộc hai nhóm khác nhau. Cách tiếp cận phân loại của Linnaeus hoàn toàn dựa trên các đặc điểm vật lý đặc trưng của động vật hoặc thực vật. Chúng ta gọi đây là các đặc điểm kiểu hình: bất kỳ điều gì có thể quan sát được từ ngoại hình của sinh vật đều là đặc điểm hoặc kiểu hình được biểu hiện. Theo Linnaeus, chim và thằn lằn có ngoại hình và hành vi quá khác biệt để có thể là họ hàng.
Ngoài ngoại hình, chim và bò sát cũng không có chung đặc điểm sinh lý. Bò sát là loài máu lạnh hoặc biến nhiệt, trong khi chim là loài máu nóng hoặc nội nhiệt. Động vật biến nhiệt thay đổi nhiệt độ cơ thể bên trong bằng cách sử dụng nhiệt từ môi trường. Ngược lại, động vật nội nhiệt duy trì nhiệt độ cơ thể bên trong không đổi bằng cách tạo ra nhiệt thông qua các quá trình của cơ thể. Tuy nhiên, một số loài bò sát có biểu hiện nội nhiệt trong những tình huống cụ thể. Ví dụ, trăn cái run rẩy để tạo ra nhiệt nhằm ấp trứng.
Cả chim và bò sát đều đẻ trứng, mặc dù khá nhiều loài rắn đẻ con. Nhưng rõ ràng, việc phân loại chim và bò sát dựa trên đặc điểm vật lý hoặc sinh lý là không hoàn toàn chính xác. Chúng ta cần phải theo dõi cây tiến hóa để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa hai nhóm này.
Chúng ta có thể vẽ các đường tương đồng không phải theo chiều ngang, mà theo chiều dọc, theo dõi tổ tiên của hai nhóm sinh vật. Ví dụ điển hình là có một tổ tiên chung giữa loài người hiện đại và tinh tinh, và sau đó chúng ta phân nhánh thành các dạng hiện tại. Khi hỏi "Liệu chim có thực sự là loài bò sát không?", chúng ta phải tìm hiểu xem khi nào và bằng cách nào loài bò sát và chim xuất hiện ở các dạng riêng biệt hiện tại của chúng.
Chúng ta biết rằng khủng long và cá sấu là tổ tiên xa xưa của thằn lằn và các loài chim hiện đại xuất hiện sau chúng. Nhóm Archosaurs, bao gồm khủng long, thằn lằn, rùa và tổ tiên của loài chim, đã tồn tại từ thời khủng long sơ khai. Hồ sơ hóa thạch trong nhiều thập kỷ đã tiết lộ nguồn gốc của các loài bò sát hiện tại là loài cá sấu đầu tiên sống trên Trái Đất khoảng 350 triệu năm trước và loài khủng long bắt đầu lang thang trên Trái Đất 100 triệu năm sau đó.
Một phân nhóm dưới Archosaurs, gọi là Theropods, đã trở thành tổ tiên thực sự của các loài chim ngày nay. Những con khủng long này là một trong những loài đầu tiên phát triển cánh và lông vũ. Một ví dụ điển hình về loài Theropod có cánh là Archaeopteryx. Khi hóa thạch Archaeopteryx đầu tiên được phát hiện vào năm 1860, nó đã khởi động một loạt các lý thuyết dẫn đầu cho việc xác nhận rằng chim là loài khủng long đã tiến hóa.
Phát hiện về hóa thạch của Xiaotingia Zhengi vào năm 2011 tại Trung Quốc đã xác định nó là họ hàng sớm hơn của loài chim so với Archaeopteryx. Phát hiện mới nhất về loài chim lâu đời nhất hiện được cho là Epidexipteryx. Các nhà khoa học đã công bố nghiên cứu về loài khủng long có kích thước bằng chim bồ câu này, có lông vũ sáng như dải ruy băng, không phải để bay mà có lẽ để giữ thăng bằng trên cành cây.
Câu hỏi đặt ra là tại sao một nhóm bò sát phát triển mạnh trên cạn lại chọn tiến hóa để bay lên trời? Một giả thuyết cho rằng những loài bò sát này sẽ phát triển hoặc tiến hóa các chi trước dài hơn và có lông vũ để giúp chúng dễ dàng leo lên và xuống các vách đá và núi. Sự tiến hóa của lông vũ có thể đã bắt đầu giúp chúng sống sót trong các cảnh quan cho các mục đích khác ngoài bay, chẳng hạn như di chuyển hiệu quả hơn. Việc sử dụng khí động học để hỗ trợ điều hướng các địa hình khó khăn có vẻ như là một bước tiến rõ ràng.
Dấu hiệu cuối cùng ủng hộ cho tuyên bố rằng chim tiến hóa từ khủng long là tỷ lệ trao đổi chất cao và tăng trưởng nhanh của khủng long. Các loài bò sát máu lạnh thường có tỷ lệ trao đổi chất và tăng trưởng chậm hơn so với các loài chim và động vật có vú máu nóng. Các nhà khoa học đã gợi ý rằng hoạt động như vậy của cơ thể chỉ có thể có nghĩa là một điều - khủng long đang dần phát triển khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể của chúng cho một số nhiệm vụ, nhưng cũng có thể chuyển đổi chế độ và thích nghi với môi trường của chúng. Đây là một hiện tượng được gọi là nội nhiệt tùy ý.
Chim, mặc dù được coi là loài bò sát, đã trải qua quá trình tiến hóa đầy phức tạp và thú vị để trở thành những sinh vật bay lượn như hiện nay. Từ tổ tiên chung với các loài bò sát khác, chim đã phát triển những đặc điểm riêng biệt và độc đáo, biến chúng trở thành một nhóm sinh vật đặc biệt trong thế giới động vật. Điều này không chỉ làm sáng tỏ mối quan hệ tiến hóa giữa các loài mà còn mở ra nhiều câu hỏi và khám phá mới về sự đa dạng và sự tiến hóa của sự sống trên Trái Đất.
