„Starověká zvířata se svou vyvinutou inteligencí vůbec nelišila“: 5 faktů o dinosaurech od paleontologa Dmitrije Soboleva

Liší se dinosauři a samice? Na tuto otázku pomáhá odpovědět nová statistická metoda.

U většiny živočišných druhů se samci a samice liší. To platí pro lidi a jiné savce, stejně jako pro mnoho druhů ptáků, ryb a plazů. A co dinosauři? V roce 2015 jsem navrhl, že variace nalezené na ikonických hřbetních deskách dinosaurů stegosaurů byly způsobeny rozdíly mezi pohlavími.

Překvapilo mě, jak silně někteří z mých kolegů nesouhlasili a tvrdili, že dinosauři nemají rozdíly mezi pohlavími, nazývané sexuální dimorfismus.

Jsem paleontolog a debata, kterou vyvolal můj článek z roku 2015, mě donutila přehodnotit, jak výzkumníci studující starověká zvířata využívají statistiky.

Omezený fosilní záznam ztěžuje určení, zda byl dinosaurus sexuálně dimorfní. Ale já a někteří další v mém oboru se začínáme vzdalovat tradičnímu černobílému statistickému myšlení, které se při určování skutečného výsledku opírá o p-hodnoty a statistickou významnost. Místo abychom hledali pouze odpovědi ano nebo ne, začneme se dívat na odhadované množství sexuálních variací u určitého druhu, na míru nejistoty v tomto odhadu a na to, jak je ve srovnání s jinými druhy. Tento přístup nabízí podrobnější analýzu složitých problémů v paleontologii, stejně jako v mnoha dalších oblastech vědy.

Rozdíly mezi muži a ženami

Sexuální dimorfismus je stav, kdy se samci a samice určitého druhu v průměru liší v určitém znaku, nepočítaje v to reprodukční anatomii. Klasické příklady: Samci jelena mají parohy a samci pávů barevná ocasní pera, ale samice tyto rysy postrádají.

Dimorfismus může být také jemný a nudný. Často je rozdíl klidný, jako je rozdíl v průměrné tělesné velikosti mezi samci a samicemi, jako u goril. V těchto skromných případech vědci používají statistiky, aby zjistili, zda se v průměru liší nějaký rys mezi muži a ženami.

Dilema dinosaurů

Studium sexuálního dimorfismu u vyhynulých zvířat je plné nejistoty. Pokud vy a já nezávisle vykopeme podobné fosilie stejného druhu, budou se nevyhnutelně mírně lišit. Tyto rozdíly mohou souviset s pohlavím, ale mohou být také způsobeny věkem: mladí ptáci jsou chlupatí, dospělí ptáci jsou hladcí. Mohou také souviset s genetikou, která není spojena s pohlavím, jako je barva očí u lidí.

Pokud by paleontologové měli ke studiu tisíce fosilií každého druhu, na mnoha zdrojích biologických variací by tolik nezáleželo. Bohužel zub času zanechal fosilní záznamy extrémně neúplné, často obsahují méně než tucet dobrých exemplářů velkých vyhynulých druhů obratlovců. Kromě toho je v současné době nemožné určit pohlaví jednotlivé fosílie, s výjimkou vzácných případů, kdy existují zřejmé stopy, jako jsou vejce uchovaná v tělesné dutině.

Takže kde to všechno opouští debatu o tom, zda se dinosauři a samice liší ve vlastnostech? Na jedné straně ptáci, kteří jsou přímými potomky dinosaurů, obvykle vykazují sexuální dimorfismus. Krokodýli, nejbližší příbuzní dinosaurů, dělají totéž. Evoluční teorie také předpovídá, že vzhledem k tomu, že se dinosauři rozmnožovali pomocí spermií a vajíček, byl by sexuální dimorfismus prospěšný.

To vše naznačuje, že dinosauři byli pravděpodobně sexuálně dimorfní. Ale ve vědě musíte být kvantitativní. Problém je v tom, že existuje jen málo statisticky významných analýz fosilního záznamu na podporu dimorfismu.

Statistické posuny

Existuje několik způsobů, jak by mohli paleontologové testovat sexuální dimorfismus. Mohli zjistit, zda existují statisticky významné rozdíly mezi fosiliemi domnělých samců a samic, ale existuje jen velmi málo exemplářů, jejichž sexuální výzkumníci znají. Další metodou je zjistit, zda existují dvě odlišné skupiny vlastností, nazývané bimodální distribuce, které mohou naznačovat rozdíly mezi muži a ženami.

K určení, zda je vnímaný rozdíl mezi dvěma skupinami pravdivý, vědci tradičně používali nástroj zvaný p-hodnota. P-hodnoty kvantifikují pravděpodobnost, že výsledek je způsoben náhodou. Pokud je p-hodnota dostatečně nízká, výsledek je považován za „statisticky významný“ a je nepravděpodobné, že by k němu došlo náhodou.

Hodnoty p však mohou být značně ovlivněny velikostí vzorku a designem studie, stejně jako skutečným stupněm sexuálního dimorfismu. Vzhledem k velmi malé velikosti vzorku fosilií je použití této statistické metody extrémně obtížné definitivně určit, které druhy dinosaurů byly dimorfní.

Slabina černobílého přístupu, který se zaměřuje pouze na to, zda je výsledek statisticky významný, vedla stovky vědců k tomu, aby vyzvali k opuštění testování významnosti pomocí p-hodnot ve prospěch takzvané statistiky velikosti efektu. . Pomocí tohoto přístupu by výzkumníci jednoduše oznámili naměřený rozdíl mezi těmito dvěma skupinami a nejistotu tohoto měření.

Statistika velikosti efektu

Ve svém výzkumu dinosaurů jsem začal používat statistiku velikosti efektu. S mými kolegy jsme porovnávali pohlavní dimorfismus ve velikosti těla u tří různých dinosaurů: kachního zobáka Maiasaurus, Tyrannosaurus rex и Psittakosaurus , malý příbuzný Triceratops . U žádného z těchto druhů se neočekává, že bude vykazovat statisticky významné rozdíly ve velikosti mezi samci a samicemi podle hodnot p. Tento přístup však neodráží povahu variací v rámci těchto druhů.

Když jsme místo toho použili statistiku velikosti efektu, byli jsme schopni odhadnout, že muži a ženy Maiasaura ukazují větší rozdíl v tělesné hmotnosti ve srovnání s dalšími dvěma druhy a že jsme také měli vyšší důvěru v tento odhad. Několik charakteristik dat pomohlo snížit nejistotu. Za prvé, měli jsme velké množství fosilií Maiasauři patřící jednotlivcům různého věku. Tyto kosti velmi dobře sledují trajektorie změny velikosti, jak člověk roste od dospívání do dospělosti, takže bychom mohli kontrolovat rozdíly způsobené věkem a místo toho se zaměřit na rozdíly kvůli pohlaví.

Navíc všechny fosilie Maiasaura pocházejí ze stejné kostní vrstvy lidí, kteří zemřeli na stejném místě ve stejnou dobu. To znamená, že rozdíly mezi jednotlivci s největší pravděpodobností nejsou způsobeny tím, že by patřili k různým druhům z různých oblastí nebo časových období.

Kdybychom s kolegy přistoupili k problému a očekávali odpověď ano nebo ne ohledně toho, zda se samci a samice liší velikostí, všechny tyto jemnosti bychom úplně minuli. Statistiky velikosti efektu umožňují výzkumníkům získat mnohem podrobnější a myslím, že informativní výsledky. Rozdíl ve filozofickém přístupu k vědě je téměř stejný jako v tom matematickém.

Studium dimorfismu dinosaurů není jediným místem, kde hodnoty p představují problémy. V mnoha oblastech vědy, včetně medicíny a psychologie, probíhají podobné debaty o statistice a znepokojivém problému unikátního výzkumu.

Přijetí nejistoty v datech – spíše než hledání černobílých odpovědí na otázky, jako zda byli samci a samice dinosaurů sexuálně dimorfní – může pomoci osvětlit biologii dinosaurů. Ale tento posun v myšlení je cítit napříč mnoha vědami. Pečlivé zvážení statistických otázek může mít hluboké důsledky v mnoha oblastech.

Napsal Evan Thomas Saitta, postdoktorand v paleontologii na University of Chicago.