23 settembre 2014

Spinosaurus Revolution, Offtopic 2: Scienza, Fede e Miscredenza nello Spinosauro Quadrupede

Nel precedente post, ho criticato un approccio a mio avviso “superficiale” nel sollevare critiche ad alcune parti del controverso articolo di Ibrahim et al. (2014). Siccome ho rimarcato per tutti questi giorni (e post) che la mia posizione in questa controversia è “neutrale” ed “agnostica”, il precedente post potrebbe aver dato l'impressione che alla fine io mi sia “schierato”, e che la mia posizione sia vicina a quella di Ibrahim et al. (2014), anche per questioni “personali”, dato che una parte importante di quel team di ricerca include persone con cui ho collaborato in passato e che considero amici anche fuori dal mero ambito di ricerca. Tale impressione è sbagliata.
In questo post, rimarco la mia posizione “terza” e “neutrale”, e non risparmio critiche in ciò che mi pare essere il punto più debole e controverso dello studio di Ibrahim et al. (2014).
La frase “ipotesi straordinarie richiedono evidenze straordinarie” è sovente ripresa in discussioni sulla pseudoscienza e la religione. Tuttavia, essa è prettamente un imperativo dello scienziato. La prudenza e la parsimonia non sono virtù solamente del filogenetista, ma devono essere un monito universale del ricercatore.
Ibrahim et al. (2014) propongono quella che, non penso di esagerare, è la più straordinaria (nel senso etimologico di “extra-ordinaria”, oltre l'ordinarietà) ipotesi proposta negli ultimi 25 anni per i theropodi mesozoici: l'esistenza di un theropode gigante semiacquatico e capace di assumere una locomozione quadrupede. Siccome theropodi giganti sono già noti (basta citare Tyrannosaurus) e theropodi semiacquatici sono già noti (basta citare i pinguini), la straordinarietà è tutta nell'ipotesi quadrupede. Straordinarietà che assume i toni della ultra-ordinarietà nel caso di un theropode quadrupede di quelle dimensioni.
Ad oggi, non esiste alcuna evidenza inequivocabile di postura quadrupede nei theropodi. Il clade è difatti costituito nella sua interezza da bipedi obbligati. Nessun theropode noto presenta arti anteriori e cinti pettorali dotati di qualche adattamento per una postura quadrupede. Una forma aberrante di “non-bipedismo” è presente nei pinguini che strisciano sul ventre, e ipotizzata per alcuni theropodi arboricoli ritenuti in grado di aiutarsi nell'arrampicata usando l'arto anteriore (in modo analogo a quanto osserviamo in alcuni uccelli attuali). Ma il vero quadrupedismo, ovvero una locomozione che appoggi anche sugli arti anteriori, attualmente non è documentata in Theropoda. Tale adattamento richiede modifiche sostanziali nell'arto anteriore e nel cinto pettorale, e nessun theropode mostra tali adattamenti, perlomeno non nella combinazione completa che permette la postura, andatura e locomozione quadrupede. Ciò “stona” con quanto osserviamo in altri dinosauromorfi, come Silesauridae, Ornithischia e Sauropoda, dove il quadrupedismo ri-evolve numerose volte a partire da forme bipedi.

Ibrahim et al. (2014) propongono una postura quadrupede per Spinosaurus come conseguenza dedotta dal risultato della loro ricostruzione scheletrica, e dalla simulazione digitale di tale ricostruzione. In breve, il loro modello anatomico risulta avere un centro di massa così sbilanciato anteriormente rispetto agli arti posteriori da richiedere un qualche appoggio supplementare, che nella loro interpretazione è dato dagli arti anteriori.
Tuttavia, a parte la loro simulazione virtuale, non esistono prove dirette, sui fossili, di questa postura. Le uniche ossa dell'arto anteriore rinvenute nell'esemplare di “Spinosaurus C” sono elementi della mano, in particolare una falange attribuita al secondo dito: nessuno di questi elementi è descritto ma, stando a quanto pubblicato, nessuna di queste ossa mostra alcun adattamento ad una postura quadrupede.

In associazione allo studio pubblicato su Science, Ibrahim et al. (2014) propongono, forse come puro gioco di simulazione, una animazione in computer graphic che mostra uno spinosauro che deambula in postura quadrupede appoggiandosi alternativamene sugli arti anteriori, in particolare appoggiando a terra a livello delle superfici estensorie delle falangi in parziale flessione (in breve “cammina sulle nocche”). L'animale piega spalle, gomiti e polsi e muove alternativamente le braccia durante la camminata. Tale ipotesi, che – ripeto – non è basata su alcuna evidenza diretta nei fossili (e quindi, a rigore, va chiamata “congettura” più che “ipotesi”) è in contrasto con alcuni principi generali osservabili negli altri dinosauri quadrupedi.

In primo luogo, quanto è plausibile, dal punto di vista biomeccanico, che un animale di 6 tonnellate (massa stimata per Spinosaurus adulto, Maganuco pers. com.) possa appoggiare la parte anteriore del proprio corpo sulle nocche delle mani? Il fatto che tutti i dinosauri quadrupedi mostrino una mano marcatamente modificata per una postura graviportale e che nessuno deambuli sulle nocche (specialmente quelli di grande massa, superiore alla tonnellata) è un forte indizio a sfavore di tale ipotesi. L'andatura “sulle nocche” è probabilmente inefficace e non sostenibile (non solo metaforicamente) per animali pesanti come un elefante africano adulto. In ogni caso, Ibrahim et al. (2014) non portanto alcuna evidenza diretta di tale postura e modifica nell'arto anteriore.
Notare che questo modello richiede un'andatura alternata dei due arti anteriori. Per permettere una tale alternanza nel moto delle braccia è necessario che la furcula, osso onnipresente in tutti i neotheropodi, sia perduta, dato che essa agisce come stabilizzatore dei due cinti pettorali. Pertanto, il modello di Ibrahim et al. (2014) fa una previsione testabile (e quindi è un'ipotesi scientifica, per quanto azzardata): Spinosaurus (secondo il loro modello) deve essere privo di furcula (ovvero, privo di clavicole fuse medialmente).
L'unica falange di Spinosaurus illustrata da Ibrahim et al. (2014) è di forma “classica” per un theropode, e ciò contrasta quindi con una funzione locomotoria diversa dalla solita prensione predatoria tipica della maggioranza dei theropodi.

Un secondo aspetto problematico, e che è stato la causa delle critiche più motivate e condivisibili a questo studio, è il fatto che questo modello digitale di Spinosaurus non sia testabile da terzi. L'articolo non fornisce il file informatico per poter analizzare la ricostruzione scheletrica, la quale viene “data” quando invece è, e va intesa come, una ipotesi essa stessa da testare.
Non conosco i motivi per cui il modello tridimensionale, una volta pubblicato su una rivista come Science, non sia reso scaricabile gratuitamente da tutti, per poter essere testato (e quindi, eventualmente, confermato oppure risultare non-conforme con quanto descritto nell'articolo). Per non apparire ipocrita, sottolineo che due mesi fa mi son trovato in una situazione analoga, pubblicando su Science, avendo una mole molto ampia di dati da includere come materiale per l'articolo di cui ero co-autore: abbiamo pubblicato l'intera lista di caratteri ed il dataset in formato di matrice (sia per analisi di parsimonia che per analisi Bayesiane) che ho preparato per l'articolo sull'evoluzione delle dimensioni corporee in Theropoda. Inoltre, nelle informazioni supplementari dello stesso articolo è spiegato in modo dettagliato tutta la procedura analitica che abbiamo seguito per ottenere quel risultato. Tutti questi dati, a sostegno della nostra ipotesi, sono scaricabili gratuitamente online, e chiunque può accedervi e testarli, controllando i caratteri, le loro definizioni e codifiche. Questo per dire che non è impossibile fornire a parti terze una grande mole di dati usata a sostegno di un articolo su Science. (E nessuno mi dica che un dataset di 120 taxa per 1549 caratteri elaborato siano meno laborioso del costruire un modello 3D di uno spinosauro!).

A questo punto, è bene rimarcare un punto fondamentale: indipendentemente dallo sviluppo futuro del progetto “Spinosaurus” del team di Ibrahim et al., ciò che è stato pubblicato due settimane fa è, da allora, di pubblico dominio. La scienza è condivisione libera, accesso ai dati, possibilità di controllo, replica dei risultati e verifica dei modelli utilizzati. Gli autori di una ricerca non hanno soltanto il diritto di fornire tutte le informazioni necessarie a produrre le conclusioni del loro studio: hanno il dovere di fornire tali dati. Non basta affermare che gli autori siano disponibili a dare ogni informazione richiesta, o ad anticipare successivi sviluppi dettagliati di ciò che hanno proposto nel loro attuale studio: occorre che tali informazioni siano rese accessibili ora a tutti coloro in grado di testarle. Il fatto che uno studio non permetta di includere tutti i dati a sostegno di un modello controverso non può, ovviamente, essere considerato una giustificazione o una richiesta di attesa da parte della comunità scientifica. Un'ipotesi richiede dei dati a sostegno, non una promessa di futuri chiarimenti. Anche se la fiducia verso gli autori di uno studio è valida fino a prova contraria, la scienza non può basarsi sulla fiducia, che è una forma di fede. La scienza è scettica, e richiede evidenze, non attestati di fiducia. Non fraintendete le mie parole: io ho assoluta fiducia nelle parole degli autori, e nella futura condivisione di informazioni dettagliate (in forma di monografia), ma questa fiducia non può essere usata come prova della validità di un modello, né come test della ripetibilità di un'ipotesi.
L'unica polemica allo studio di Ibrahim et al. (2014) che condivido è proprio questa relativa alla attuale non-replicabilità del modello proposto: la straordinarietà dell'ipotesi quadrupede richiede una straordinaria evidenza, o, in assenza di questa, impone una straordinaria trasparenza e condivisione dei dati.
Qualora questo modello fosse confermato da parti terze, gli autori di questo studio sarebbero finalmente riconosciuti da tutti come gli scopritori di una pietra miliare della paleontologia dei theropodi.

Mi auguro che questo aspetto problematico (sul piano scientifico e metodologico) sia risolto nel modo più chiaro e informativo. Confido che ciò avvenga.

12 commenti:

  1. altrettanto condivisibile del precedente.
    Emiliano

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  2. Animali attuali di cui mi viene in mente deambulino sulle nocche sono i primati, o almeno alcuni di essi (orangutan, scimpanzè, gorilla e qualche altro). A parte questo (ovviamente i primati non hanno nulla di che spartire con i theropodi, tanto meno quelli mesozoici) è possibile che Spinosaurus eventualmente usasse appoggiarsi o fare "uso" delle nocche solo in determinate circostanze, magari non per deambulare completamente ma ad es. quando si coricava/pronava per dormire o si alzava? Bisognerebbe poi anche stabilire che tipo di movimenti e con quale ampiezza, potessero fare gli arti anteriori, quindi a livello proprio di articolazione.
    Alessandro (Bologna)

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  3. Senza resti fossili sono congetture, quindi poco scientifiche. Inoltre, ricordo che parliamo di un animale di 6 tonnellate, ovvero, che nell'ipotesi quadrupede avrebbe caricato circa due tonnellate di peso su un braccio mentre l'altro braccio si sollevava per fare il passo. Ritengo molto poco plausibile una postura sulle nocche che sorregga 2 tonnellate anche solo per pochi istanti avendo mani da theropode classico (come le poche falangi note paiono indicare).

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  4. Correggimi se sbaglio (probabile...), ma il centro di massa spostato così in avanti è dovuto ad un rachide dorsale troppo lungo (oltre anche al rachide cervicale molto lungo e ovviamente al cranio)? In sostanza, nello studio, hanno ipotizzato un torace troppo lungo (rispetto ai cladi conosciuti)? Con un centro di massa spostato così in avanti se non aveva la possibilità di appoggiarsi in qualce modo sulle braccia anteriori avrebbe caricato eccessivamente la spina dorsale e immagino il mal di schiena che avrebbe avuto per cercare di stare bilanciato e non cascare in avanti. Per avere un centro di massa sul bacino dovrebbe quindi avere un torace (ed anche il collo) più corto e di proporzioni assimilabili a quelle di baryonix o suchomimus (più o meno) o sbaglio? C'è qualcosa che tocca.
    Alessandro (Bologna)

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    1. La ricostruzione di Ibrahim et al. (che, nelle proprozioni generali è accettabile, anche se ipotetica a livello proporzioni di arti anteriori e coda) non risulta stabile in postura bipede. Ciò è legato anche alla lunghezza delle vertebre dorsali rispetto agli arti posteriori, che assieme ad altri fattori del modello porta il baricentro dell'animale ben più anteriore della posizione dei piedi. Per questo, e considerando le corte zampe posteriori, gli autori ipotizzano una postura quadrupede. Il problema è che la ricostruzione, per quanto possibile, è essa stessa un'ipotesi: quindi, la postura quadrupede è un'ipotesi per spiegare un'altra ipotesi...

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  5. Ho trovato questa simpatica vignetta su DeviantART
    http://www.deviantart.com/#/art/SpinoGate-2014-483554245?hf=1

    Aesìr

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  6. Continuo a non capire una cosa. Come può essere che risulti instabile in postura bipede e contemporaneamente ha proporzioni accettabili? D'accordo che sono ipotesi, ma non sono due affermazioni che cozzano l'una contro l'altra? Non sono state trovate tutte le vertebre dorsali, per cui anche la loro lunghezza è un'ipotesi o no? Lo studio si è basato su evidenze ma a quanto leggo queste presentano non poche illogicità. Mancano ancora troppi tasselli. Sarebbe davvero interessante e illuminante poter vedere il modello 3D proprio per capire come siano arrivati a tale teoria e a supportarla.
    Alessandro (Bologna)

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  7. È bè certo che 2 tonnellate di peso sulle sole nocche implicherebbe una resistenza di queste ultime sensazionale (non so se resistenza sia la parola adatta), direi quasi che sarebbe plausibile un aereo accartocciato come se fosse di cartapesta alla JP3 :)... avrei due domande da porti: l'unica falange a noi pervenuta, nonostante non sia stata ancora descritta, non presenta alcuna modifica rispetto a quella di un teropode bipede? La seconda invece è solo una curiosità dato che purtroppo non so molto di anatomia, ma una postura quadrupede non dovrebbe comportare anche qualche modifica nella colonna vertebrale?

    Riccardo

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  8. "Move over, T. rex". Così hanno intitolato la copertina di National Geographic di ottobre dove è pubblicato il servizio sul nuovo studio. Ma perchè vogliono continuamente paragonare, confrontare ecc..., spinosaurus a tirannosaurus? E' come se si volesse confrontare una Lamborghini di oggi con una Ferrari di 40 anni fa (o vice versa). Boh...
    Alessandro (Bologna)

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    1. Esigenze editoriali. Non tutti i lettori di NatGeo sono dentro i dettagli della paleontologia dei theropodi, e T.rex è un'icona dall'inevitabile ruolo attrattore.

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  9. Li hai visti i video sul sito USA? In uno c'è la ricostruzione dello scheletro e successivamente in CGI, poi animata, dove si vede la deambulazione sui quattro arti. Ho notato però un'incongruenza, cioè la ricostruzione in CGI non corrisponde a quella scheletrica, cioè ha il collo più corto (la testa non si sovrappone). E' effettivamente un errore oppure un problema di prospettiva? In ogni caso fa un certo effetto vedere l'animazione sui quattro arti.
    Alessandro (Bologna)

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  10. I agree. Ibrahim et al. do not have a single excuse for not providing data. They can't even blame it on Science either. When they were confronted with the page limit of Science they would have had three options.

    A) Don't publish in Science

    B) Work around the page limit and find a way to cram as much data in as possible ( kinda like what the Deinocheirus guys did in Nature)

    C) Publish the paper and monograph on the same date.

    The fact that Ibrahim et al. did not even do one of these options kinda gives the impression that they had complete and utter disregard for what was expected of them. But I guess they learned from their mistakes because the monograph is gonna be published in a proper journal.

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