29 aprile 2020

Spinosaurus Revolution - Extended Edition: All Hail to the Triton Dinosaur!

Ricostruzione aggiornata di Spinosaurus (opera di Marco Auditore) basata sui primi resti dell'esemplare del 2014 (parti rosse) con l'aggiunta degli elementi della coda dello stesso esemplare, rinvenuti di recente nel medesimo sito (parti verde). 

Nel Settembre 2014, la pubblicazione di un nuovo esemplare di spinosauride dal Kem Kem marocchino ha acceso un intenso dibattito (a tratti, specialmente online, degenerato in toni eccessivi e argomenti ad hominem) incentrato sulla natura di questo esemplare, sulla sua genuinità e sulle interpretazioni della sua bizzarra ed inattesa morfologia.
Io ho seguito questa vicenda con moderato distacco ma anche con rigorosa oggettività. (Vedere miei post sulla pubblicazione, sulla storia dell'esemplare, sulle possibili spiegazioni alternative, sulle eventuali soluzioni ai punti più spinosi [gioco di parole]). Non ho mai nascosto che io fossi al corrente di molti "retroscena" della vicenda, dato che alcuni dei suoi protagonisti sono dei cari amici e colleghi paleontologi. Ma non ho mai ceduto alla faziosità: come sono stato rigoroso nella valutazione delle argomentazioni e dei dati, così sono stato schietto nei confronti di tutte le posizioni, indipendentemente da chi fosse a sostenerle. Purtroppo, altrove la controversia online è degenerata, polarizzandosi in modi a mio avviso troppo accesi e personalistici, così che l'analisi critica - legittima - di alcuni elementi di ciascun fronte sono divenuti pretesti per demolire in toto una delle due posizioni. Io ho continuato a proporre una sintesi tra le due posizioni, che prendesse i punti positivi di ambo i fronti e stemperasse le rispettive rigidità. 
Una delle più ostinate obiezioni alla rivalutazione semi-acquatica di Spinosaurus è incentrata sulla presunta "artificialità" dell'esemplare, ovvero, sull'idea che esso sia "troppo" strano per essere "naturale". I sostenitori di questa posizione non sono convinti che l'esemplare pubblicato nel 2014 sia genuino. Ovvero, essi non credono che sia un fossile naturale di un animale realmente esistito, ma ritengono piuttosto che esso sia invece un assemblaggio non naturale, una chimera. Nella migliore delle ipotesi, tale chimera sarebbe il frutto di una svista degli autori, assemblata inconsciamente ed ingenuamente unendo gli elementi di animali distinti (che, secondo tale ipotesi, sarebbero stati accumulati da agenti naturali - come la corrente di un fiume - in quel sito e fossilizzati assieme). Nella peggiore delle ipotesi, si è anche sostenuto che la chimera sarebbe una frode, un falso, costruito volontariamente da parti di scheletri provenienti da zone distanti, per creare un animale sensazionale (sul quale lucrare).
Io ho considerato l'esemplare un fossile genuino fin dalla sua pubblicazione, e continuo a pensarlo, perché non ci sono motivi seri per dubitare di ciò (non ci sono prove positive sulla presenza di più di un individuo nel sito), perché le analisi istologiche sulle ossa non mostrano differenze tra le varie parti, e sopratutto perché il nuovo esemplare rispecchia troppo fedelmente il fantomatico "Spinosaurus B" di Stromer per poter essere un artefatto deliberato realizzato selezionando del materiale scheletrico marocchino (già di per sé molto raro), né che possa essere un assemblaggio casuale di ossa sparse, prodotto da agenti fisici.
Proprio perché ho seguito la diatriba con moderato distacco, non posso negare che alcune critiche siano state invece alquanto pretestuose. I critici più duri hanno sollevato obiezioni anche personali nei confronti degli autori dello studio, sostenendo che essi non siano stati abbastanza chiari, onesti e aperti nel dimostrare che il fossile è genuino. Eppure, ad essere obiettivi, i critici non hanno portato prove positive che possano giustificare il loro scetticismo, a parte, appunto, il loro scetticismo. Non ci sono evidenze che il fossile sia una chimera, ed il solo fatto che esso sia bizzarro non rappresenta una prova che sia un falso. Mi domando quante volte un tale accanimento sia stato sollevato per altri studi sui fossili di dinosauro, e mi chiedo da dove nasca un tale ostinato rifiuto di ammettere la scoperta di un esemplare che, lo ripeto, ad oggi non è stato dimostrato in alcun modo che sia una chimera né un composito. Lascio a ciascuno la valutazione di queste domande, non mi interessa sondare ulteriormente la psicologia delle critiche.

La Scienza non si deve basare sulle argomentazioni personali o su bias psicologici, ma sui fatti testabili, sia pro che contro una ipotesi. Ed i fatti esistono. Ma come tutti i prodotti più complessi della Natura, essi richiedono un lungo lavoro e una lunga elaborazione per esser esposti in modo rigoroso. Si può scrivere una critica online in soli 5 minuti, ma occorrono anni per produrre un lavoro scientifico che smentisca in modo rigoroso tale critica. L'asimmetria tra i due fronti, quindi, è palese: basta un attimo per demolire, ma occorre un lungo lavoro per costruire.
Per questo, è con piacere che oggi finalmente posso condividere con voi quella che, probabilmente, è la pubblicazione scientifica definitiva che risolve i dubbi di chi ancora oggi si dichiara scettico nei confronti della natura dell'esemplare di Spinosaurus descritto nel 2014.

Ibrahim et al. (2020) descrivono nuovi resti del medesimo esemplare descritto nel 2014. Questi resti sono il risultato di una serie di scavi realizzati dopo il 2014 nel luogo identificato come punto di scavo dei primi resti (che, ricordiamo, furono scoperti un decennio prima). Durante una serie di spedizioni, gli autori hanno esteso ed ampliato il punto di scavo originario, ed hanno setacciato la base del detrito ai piedi del primo punto di scavo. Gli scavi hanno permesso di raccogliere un gran numero di nuove ossa, ed hanno dimostrato che:

- Il sito è effettivamente quello da cui provengono i resti originali. Va rimarcato che tutti i nuovi resti sono il prodotto di scavi rigorosi - documentati - svolti da un team di geologi e paleontologi, e non possono quindi esser accusati di essere la grossolana composizione di ossa sparse raccolte senza criterio da collezionisti amatoriali. Alcuni critici avevano sollevato il dubbio sulla autenticità del fossile originario, dato che quei resti erano arrivati ai paleontologi in modo indiretto, ed erano stati scavati da un cercatore locale. Con i nuovi scavi, le critiche del 2014 (in merito alla mancanza di prove valide che il sito fosse effettivamente la fonte di tutti i resti ossei descritti) sono quindi rigettate in modo definitivo.
- I nuovi resti sono riferibili alla stessa taglia corporea ed al medesimo grado di preservazione dei primi resti: non ci sono prove che nel sito ci siano animali di diverse dimensioni.
- Non ci sono ossa duplicate tra quelle rinvenute ora e quelle originali: non ci sono prove che il sito contenga più di un animale.
- Alcune delle ossa rinvenute nei nuovi scavi combaciano perfettamente e si articolano con ossa rinvenute prima del 2014, confermando che appartengono allo stesso scheletro. Ad esempio, le prime vertebre della coda pubblicate nel 2014 si allineano con le nuove scoperte dopo. Tra i nuovi resti è da menzionare un astragalo che si articola perfettamente con la faccetta astragalare della tibia mostrata nel 2014. Queste prove positive dimostrano che i resti appartengono ad un singolo animale.
- Le ossa non mostrano segni di trasporto né di essere state accumulate da agenti fisici. In particolare, alcune ossa, in eccellente stato di preservazione, sono troppo gracili e affusolate per poter resistere al trasporto della corrente: la loro eccezionale preservazione ed integrità implica che non furono trascinate in quel punto dalla corrente e quindi conferma l'assenza di trasporto delle medesime dal punto in cui l'animale morì. E ciò smentisce l'idea che questi resti provengano da più animali accumulati in quel punto dalla corrente di un antico fiume.

Alcuni dei nuovi resti rinvenuti durante gli scavi svolti dopo il 2014 nel sito di Spinosaurus nel Kem Kem. Notare la lunga spina neurale della vertebra caudale in (a), conservata integra: è altamente improbabile che una spina di quella forma e gracilità possa rimanere intatta se trasportata dalla corrente. Ciò conferma che il corpo dell'animale si depositò in quel punto e che si fossilizzò in situ, e che il fossile non rappresenta un assemblaggio causale di ossa di animali differenti. In basso, mappa del sito di scavo. In rosso, la zona originaria da cui provengono le ossa descritte nel 2014. In verde, la parte scavata negli anni successivi al 2014, da cui proviene la coda descritta oggi. Modificato da Ibrahim et al. 2020. In giallo, il detrito di scavo.

I nuovi resti hanno permesso di aggiungere ulteriori elementi anatomici all'animale ricostruito nel 2014, e ciò ha comportato un significativo aggiornamento della morfologia di questo theropode. In particolare, è emersa una serie quasi completa di 30 vertebre della coda, che ha permesso di ricostruire con grande dettaglio la morfologia caudale di questo esemplare. 
Il risultato è eccezionale e del tutto inatteso per un theropode. Questi elementi indicano che la coda di Spinosaurus consisteva di circa 45-50 vertebre, le quali mostrano una inusuale combinazione di caratteristiche:

- a differenza della maggioranza dei theropodi, in cui la coda è divisa in due zone principali (l'anteriore, con vertebre più mobili e munite di maggiori processi per la muscolatura, e la posteriore, più rigida ed affusolata), questa coda non mostra una sostanziale differenza tra metà anteriore e posteriore.
- la regione posteriore della coda non mostra alcun processo atto ad irrigidirla (come accade nella maggioranza dei theropodi), ed al contrario, la riduzione dei processi articolari indica una grande libertà nel movimento laterale della coda, movimento che era invece limitato nella direzione verticale dalla sovrapposizione delle spine neurali incredibilmente lunghe ed inclinate posteriormente.
- le spine neurali (dorsalmente) e i processi emali (ventralmente) della coda sono molto lunghi, in particolare quelli della parte posteriore della coda, ma al tempo stesso hanno una geometria particolare, piatta nella direzione anteroposteriore e tubolare verso l'apice. Il risultato è una coda spessa ma piatta e di ampiezza uniforme per buona parte della sua lunghezza. Notare che la bizzarra proporzione della sezione di queste spine era già nota per l'esemplare di "Spinosaurus B" di Stromer e per alcune caudali attribuite a Sigilmassasaurus: si tratta quindi di una peculiare morfologia di Spinosaurus.

Nessun dinosauro conosciuto presenta una coda di questo tipo, la quale ricorda piuttosto quella di animali acquatici come i tritoni o la silhouette di certi pesci d'acque basse e calme. L'unica spiegazione adattativa plausibile (e coerente con il resto dell'anatomia di questo animale) per l'inusuale morfologia caudale è che Spinosaurus usasse la coda come organo per la propulsione in acqua. Gli autori hanno testato questa ipotesi, dimostrando che la coda di Spinosaurus è molto più efficiente nel generare una spina idrodinamica di quella degli altri theropodi "classici".



Credo che con questo studio, le due principali obiezioni all'ipotesi che Spinosaurus sia un theropode acquatico siano smentite in modo definitivo. Il fossile pubblicato nel 2014 non è una chimera, ma è un individuo unico e genuino. Il sito originario menzionato nel 2014 è quello effettivo di provenienza, e tutto lascia sperare che esso non sia ancora esaurito, e che altre ossa del medesimo esemplare, in particolare parti del cranio e dell'arto anteriore, siano ancora conservate nel sedimento in attesa di essere estratte, preparate e studiate.
Forse, la straordinaria biologia di Spinosaurus non ci ha ancora rivelato tutte le sue perle.

Spinosaurus in postura natante. Notare che le narici e l'intero tratto orofaringeo e respiratorio restano sopra il livello dell'acqua mentre la parte della bocca munita di denti resta immersa, massimizzando il tempo di foraggiamento in acqua senza compromettere la respirazione.


Ringrazio Simone Maganuco e Marco Auditore per aver condiviso in anteprima con me i risultati di questa incredibile scoperta.

Bibliografia:
Ibrahim N., Maganuco S., Dal Sasso C., Fabbri M., Auditore M., Bindellini G., Martill D.M., Zouhri S., Mattarelli D.A., Unwin D.M., Wiemann J., Bonadonna D., Amane A., Jakubczak J., Joger U., Lauder G.V., Pierce S.E. 2020. Tail-propelled aquatic locomotion in a theropod dinosaur. Naturehttps://www.nature.com/articles/s41586-020-2190-3

33 commenti:

  1. Che cosa doveva predare un teropode acquatico di quelle dimensioni? C'è modo di capire se andava di grosse quantità di piccole prede o poche prede di dimensioni sufficienti? Quali animali acquatici abitavano il suo spaziotempo?

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    1. Il Kem Kem abbonda di pesci lunghi fino a 4 metri, pterosauri, coccodrilli e tartarughe.

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    2. There are 6 meter Coelacanths and 8 meter Swordfish known from the Kem Kem. It definitely had food.

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    3. Grazie a entrambi
      Thank you both

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  2. un altro tassello - e che tassello - nella ricostruzione di questo incredibile dinosauro. Il lavoro del 2014 aveva posto solide basi.

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  3. Semplicemente meraviglioso.

    - Francesco Delrio

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  4. intanto mi cade la mandibola, poi leggo ... meraviglioso
    Emiliano

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  5. spero tantissimo che rinvengano altri fossili, in particolare dell'arto anteriore.
    e ribadisco: meraviglioso
    Emiliano

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  6. Hi, Andrea. Excellent post--Spinosaurus continues to get stranger!

    The tail reminds me a bit of Hypuronector, the drepanosaurid. As you know, that taxon was originally considered to be aquatic by Colbert & Olsen (2001); they thought the paddle-shaped tail, with its extremely long haemal spines, would naturally lend its to sculling through the water. However, Renesto et al. (2010) casts doubt on this idea:

    "The shafts of the enormously elongate haemal spines are strongly inclined caudally so that each haemal spine runs below several caudal centra, running under the shafts of some of the following haemal spines, thus preventing lateral flexion, unless these haemal spines were elastic and highly flexible in life."

    He concludes that the tail must have been quite rigid, while mobility was permitted at the base. The tail of Spinosaurus looks like it runs into the same issue, but swapping the chevrons for the neural spines.

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    1. I noted the Hypuronector-like similarity too.
      I would not be that skeptical on tail lateral flexion. Dromaeosaurid tails were often assumed to be more rigid than what actually are. It is not necessary much mobility at the intervertebral scale to have some positive swimming effect. I keep the swimming function the best option because the zygapophyses are really reduced compared to the typical theropod pattern: this is likely an adaptation to increase lateral mobility.

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  7. I'm not entirely buying this. Why would a semi-aquatic predator of this size need a paddle-like tail to propel itself for swimming? As far as we have seen no terrestrial or aquatic animal, not even Amphibians, need a reason for spinal process of this size, they rely on tissued ornaments and in some species such as Salamanders most times they on live. Unless it was suited for keeping itself stationary within the water, where it was at least large enough to support its large body as anchor, then this seems a bit of a stretch even by nature's standards and as far as I remember, Nizar Ibrahim has a knack of studying the animal, creating a hypothesis, backing it up, but misses a few viewpoints, as summarized by Scott Hartman when he looked into the new reconstruction which is still being debated today. Further study needs to be looked upon before making it public to the world and that is the problem here with Ibrahim.

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    1. I do not care much of ad hominen attacks against some of the authors. So, please avoid them here.
      The new paper provides strong evidence for the unique tail morphology of Spinosaurus, and for the 2014 specimen being a single individual.
      My hypothesis on Spinosaurus aquatic adaptation is that is was an ambush heron-like stationary predator. Tail was likely not performant in water as those of crocs, and I keep thinking it was a slow swimmer using both tail and foot propulsion for foraging but not for actively hunting.

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    2. If Spinosaurus prey was dominated by giant lungfish and coelacanth, it wouldn't need to swim very fast.

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  8. Brilliant article. After reading the Nature paper, I'm convinced that the 'aquatic Spinosaurus' is correct, including the reduced hindlimbs.
    Any thoughts on the aquatic abilities of other spinosaurids (Baryonyx, Suchomimus, Ichthyovenator)? Does Spinosaurus represent the most specialized representative of the Spinosauridae in terms of aquatic adaptations? Or is it just that we know much more about Spinosaurus anatomy than other spinosaurids?

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    1. Baryonychine legs seem proportionally longer, so maybe they were less extreme in aquatic adaptations. Ichthyovenator pelvis is similar to Spinosaurus in overall proportion and size but we have no legs to compare with.
      We need more fossils...

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  9. Thank you for sharing this.
    I was under the impression we would be doomed to forever sift through the vast desert for stray bones.
    The new tail coming from the same quarry as the 2014 material leaves me hopeful the rest of it is still out there.

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  10. Questa coda quindi, non essendo irrigidita terminalmente, possedeva una muscolatura sviluppata anche sulla parte finale, oppure la maggior mobilità era di tipo passivo/elastico?
    Inoltre, indipendnetemente dalla risposta precedente, in che modo la muscolatura dedotta per essa incideva sul centro di massa dell'animale? Ricordo che era un aspetto cruciale nella valutazioni sull'andatura terrestre dell'animale.

    Emanuele

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    1. Non ci sono motivi per estendere la muscolatura nella parte posteriore. La parte terminale era probabilmente elastica, ma mossa dalla massa muscolare della parte anteriore.
      Gli autori hanno ricalcolato il centro di massa, che risulta ancora sbilanciata davanti alle zampe posteriori. Va detto che la postura dell'animale può aiutare a bilanciare la postura bipede. Io resto dell'idea che con una postura più eretta e meno orizzontale di collo e testa il baricentro poteva restare a livello del bacino. In alternativa, a terra l'animale strisciava sul ventre spingendosi con le gambe come i pinguini.

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    2. devo dire che in maniera totalmente irrazionale e infantile faccio il tifo per l'ipotesi "pinguino" :) ... ovviamente non ha senso tifare per un'ipotesi, lo so benissimo
      Emiliano

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  11. E' semplicemete fantastico! La scoperta dell' anno (o almeno per ora)!
    Sono veramente felice che ci siano ancora resti di Spinosaurus la fuori.
    Ma io mi chidevo, visto che più troviamo nuovi resti di questo animale più scopriamo che è molto diverso dagli altri Teropodi, volevo chiedere se sono sate prese in considerazione queste differenze rispetto agli altri Spinosauroidi e se è necessaria una separazione più grande oltre che sottofamiglie.
    Sebastiano

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    1. Le categorie tassonomiche sono arbitrarie. Se preferisci puoi usare Spinosauridae distinto da Baryonychidae come fecero alcuni autori engli anni 80 e 90, oppure usare Spinosaurinae e Baryonychinae come si fa ormai da 25 anni.
      La sostanza delle relazioni evolutive è la medesima in ambo le opzioni.

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  12. Scusa la domanda "banale" ma che impatto ha questa nuova scoperta con la stima per la lunghezza di MSNM V4047?
    Inoltre mi chiedevo quanto sia plausibile che, vista la nicchia ecologica simil-crocodilica di Spinosaurus, esso abbia molta più varietà di dimensione rispetto ai classici teropodi proprio come i coccodrilli rispetto ai leoni.
    Non sono un addetto ai lavori, scusa in anticipo se è una domanda stupida o fuori luogo.

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    1. Nessun impatto, dato che il nuovo esemplare non comprende parte del rostro (o, perlomeno, finora non è stato rinvenuto) nel sito, a parte piccoli frammenti.
      Non c'è alcun motivo per fare confronti tra leoni vs coccodrilli su basi ecologiche. Nulla dice che gli spinosauridi fossero diversi nella variabilità dimensionale da quanto vediamo negli altri theropodi.

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  13. Non riesco a trovare la parte 1 e la parte 3 della serie di articoli dedicati alle scoperte su Spinosaurus del 2014. Dove posso recuperarle?

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  14. Digita "Spinosaurus Revolution" (comprese le virgolette) nella barra in alto a sinistra.

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    1. Sia da lì, che dalle ricerche Google, sono riuscito a rintracciare Epidosiod III (che era un appuntamento per un evento sul tema) ma Episodio I, che dovrebbe introdurre alla ricerca dopo il prologo epico, manca. Tag e query saltano subito all'Episodio II su Spinosaurus C

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  15. Buongiorno, mi permetta una domanda da ignorante: Ma quella "vela" non sarebbe stata d'intralcio nel nuoto? Una corrente laterale, anche debole, avrebbe costituito un bel problema nell'inseguimento (se inseguiva le prede...).
    La ringrazio, buon lavoro
    Alessandro

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    1. Io non penso che fosse un nuotatore veloce né che inseguisse le prede in acqua. Ritengo più plausibile che Spinosaurus fosse un predatore con tecnica "aspetta fermo e scatta le mandibole", e che preferisse i grossi pesci non troppo veloci, come dipnoi e celacanti.
      Per quanto la coda possa dare una propulsione, non è comunque conformata come quella di un coccodrillo. In effetti, io sono scettico sulla capacità di nuoto mostrata nella ricostruzione digitale, mi pare troppo "coccodrillosa".

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  16. A questo punto non dovremmo stupirci se, quando ritroveranno l'arto anteriore (si spera), dovesse venire qualcosa di più simile ad una natatoia, piuttosto che una zampa.

    Giuseppe

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    1. Scrissi un post a proposito, qualche anno fa.
      Se così fosse, ci aspettiamo ossa piatte, ulna con margine affilato e proporzioni inusuali della mano (ad esempio, terzo dito più lungo del secondo).

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