08 maggio 2021

I fattori che influiscono sullo sviluppo del piumaggio

Ipotesi di piumaggio per Deinocheirus

 

Nel precedente post, ho discusso il possibile legame tra dimensione corporea e massa del piumaggio negli uccelli, con le eventuali implicazioni per i theropodi mesozoici. In generale, il piumaggio nelle specie moderne varia in funzione di numerosi fattori sia biologici che ambientali, ed è ragionevole supporre che questi medesimi fattori abbiano influito anche nello sviluppo del piumaggio nei dinosauri mesozoici.

Dimensione corporea

Nonostante questo fattore sia tra quelli più citati nelle estrapolazioni sul piumaggio nei dinosauri, spesso per "rimuovere" le piume nelle specie giganti, gli studi sugli uccelli moderni mostrano che la massa del piumaggio varia isometricamente con la massa corporea. Ovvero, un animale pesante il doppio di un altro ha in genere una massa di piumaggio doppia rispetto all'altro.

Quello che invece non varia isometricamente è il numero totale delle piume, che cresce meno velocemente dell'aumento della massa. Ovvero, la densità effettiva del piumaggio cala con le dimensioni corporee: in animali più grandi, le piume sono in proporzione meno numerose rispetto agli animali più piccoli. Ma dato che - come ho scritto appena sopra - la massa totale del piumaggio cresce isometricamente con la mole, ne consegue che, in proporzione, gli animali più grandi hanno piume singole più voluminose rispetto a quelle che avremmo estrapolandole linearmente dalle specie più piccole.


Temperatura media ambientale

La massa del piumaggio è correlata negativamente con la temperatura invernale. Specie che sopportano inverni più freddi hanno in proporzione una massa di piumaggio maggiore delle specie che vivono in inverni più caldi.


Comportamento riproduttivo e clima

Uccelli che covano in ambienti temperati hanno una densità di piumaggio ventrale maggiore rispetto a specie che covano in ambienti più estremi.

Questa tendenza ha valore ovviamente solo per le specie che covano. Dato che il comportamento della cova è ristretto ai dinosauri pennaraptori (gli altri dinosauri costruivano nidi di sedimento e materiale vegetale ma non covavano direttamente le loro uova con il calore del loro corpo), questa relazione è probabilmente poco significativa per la maggioranza dei dinosauri. Nondimeno, essa può suggerire che i pennaraptori avessero un piumaggio ventrale legato anche alle condizioni climatiche in cui covavano.


Adattamento ad ambienti acquatici

Le specie con adattamenti acquatici e/o natatori tendono ad avere un piumaggio più denso delle specie non-acquatiche.


Alimentazione

Dato che la produzione del piumaggio richiede un investimento energetico e proteico, essa è legata anche alla dieta dell'animale. In generale, animali con un ricco apporto di proteine nella dieta (carnivori e piscivori) hanno una massa di piumaggio maggiore rispetto alle specie con un minore apporto proteico nella dieta (vegetariani e onnivori).


Concludendo,

numerosi fattori biologici ed ambientali incidono sullo sviluppo del piumaggio negli uccelli, ed è ragionevole supporre che influissero anche sul piumaggio delle specie mesozoiche. Ovviamente, in mancanza di dati quantitativi e statisticamente robusti, non è possibile tradurre queste tendenze generali qualitative in criteri per stimare il piumaggio nelle singole specie estinte.

Anche se è ragionevole pensare che Therizinosaurus, di grande mole, terricolo e vegetariano, possa aver avuto un piumaggio meno denso ma più lungo rispetto ad Halszkaraptor, di piccola mole, semi-acquatico e piscivoro, solo la documentazione fossile diretta ci permette di fare delle ricostruzioni attendibili su come e quanto i diversi fattori abbiano inciso sull'aspetto di questi animali. 


06 maggio 2021

Possiamo stimare la massa del piumaggio nei dinosauri?


 

Larramendi et al. (2021) pubblicano una tabella in cui sono riportate le masse corporee con o senza piume di vari uccelli. Se usiamo il grafico per stabilire la relazione tra la massa corporea e quella del piumaggio in questi uccelli, vediamo che la curva tende a flettersi quando si avvicina alla massa dello struzzo.

Assumendo come ipotesi di lavoro che tutti i theropodi piumati seguano questo trend, possiamo stimare la massa del piumaggio in vari theropodi. La curva suggerisce che l'aumento della massa del piumaggio rallenti progressivamente con le dimensioni superiori a 500 kg. In base alla curva, la massa delle piume di Yutyrannus (massa corporea intorno alle 2 tonnellate) sarebbe minore di quella di uno struzzo (la cui massa del piumaggio si aggira intorno ai 2 kg). Per Tyrannosaurus (9 tonnellate), la curva predice una massa del piumaggio veramente trascurabile, ovvero, la curva implica che Tyrannosaurus sia privo di piumaggio.

Questo risultato è molto interessante, ma richiede un campione più ampio prima di essere considerato veramente significativo. Il numero delle specie campionate è basso, e la loro distribuzione non omogenea. Ciò influisce negativamente sul potere predittivo della curva dedotta dal campione. Se notate, la curva in alto campiona in gran parte animali con masse "da pollo" e quasi nessun uccello di grande massa: ciò potrebbe influenzare negativamente l'andamento per le massa più grandi. A conferma di ciò, la massa delle piume ottenuta per Yutyrannus è probabilmente sottostimata rispetto a quello che il fossile ci suggerisce.
Nondimeno, questo potrebbe essere un metodo utile per stimare la massa del piumaggio nei dinosauri. 

Perché ci meritiamo il crossover con Fast and Furious

Sì, John, hai letto bene...

A soli tre giorni dalla pensione, ecco che mi trovo sullo schermo la notizia che rimbalza nei vari siti e forum cinematografici. Circola voce di un possibile crossover tra la saga di Fast & Furious e il franchise di Billy e il Clonesauro. E a differenza di Roger Murtaugh, io non sono troppo vecchio per questi coproliti pre-diagenetici. Al contrario! Io da almeno 10-12 anni sono pronto per questa cosa! 

Sono pronto? Io sono nato pronto! 

Già me lo vedo, il dinomaniaco ortodosso, l'auto-proclamato "fan puro", che mette le mani avanti dichiarando che "è solo un rumor senza fondamento", oppure "non c'è nulla di ufficiale". 

Ah! Povero stolto, così lobotomizzato dal tuo fanatismo da non cogliere ciò che accade, e che non riconosci il processo che è in fieri da almeno un decennio. Nulla accade per caso, nel mondo dei franchise hollywoodiani. Tutto è strategia di marketing, sondaggio e pianificazione di impresa. E se una "notizia" così circola online è per una chiara e consapevole operazione di sondaggio. Stanno raccogliendo informazioni demoscopiche sulla fattibilità del progetto, e lo fanno nel modo più economico e indolore possibile nell'era in cui le armate di fanboy online spingono (e seguono) il flusso dei capitali nella industria dell'intrattenimento.

Come lo so? Lo spiega perfettamente Jerry Fletcher, alias Martin Riggs in pensione. Il modo con cui si svolgono queste cose è implicitamente sottostimato. Ma accade, se sai leggere i segnali. E se non sei in grado di leggere i segnali, beh, probabilmente sei una povera vittima lobotomizzata dal Franchise.

Se sei inorridito all'idea di un film in cui un team di tamarri motorizzati interagisce con dei dinosauri, dove eri quando ti servirono un motociclista a tutta velocità nella foresta circondato da un branco di veloci-raptor? Se sei scandalizzato all'idea che un simile film tradisca lo "spirito originario" di Jurassic Park, dove eri quando ti servirono un Indominkius che parla ai raptor, un Indorutto psicopatico, i Mosasauri lunghi un chilometro, Blue il cagnolino ed il bro-team di raptor e Tyrannosaurus? Un tale tsunami di tamarrate e pacchianaggine può solo portare, naturalmente, a Fast & Furious.

E quando ciò accadrà, questo blog sarà pronto a rispondere con altrettanto idiota tamarraggine.


30 aprile 2021

26 aprile 2021

"Character exclusion" vs "Taxon exclusion"

La parte iniziale di due filogenesi alternative ottenute estraendo a caso 238 caratteri su un campione totale di oltre 1800 e poi ripetendo la medesima procedura con altri 238 caratteri estratti a caso dallo stesso campione totale. Anche senza visualizzare i due alberi interi, notate come essi siano completamente in disaccordo tra loro. Se uno dei due è "corretto", come posso identificarlo?


 

Nel suo blog di pseudo-scienza, l'illustratore David Peters manda avanti una campagna di diffamazione degli zoologi e paleontologi (specialmente se dotati di dottorato di ricerca) costruita intorno alla retorica che egli sia il solo ad aver costruito una filogenesi attendibile dei vertebrati. Il fulcro della sua retorica è il così detto concetto di "taxon exclusion", ovvero l'idea che tutte le filogenesi pubblicate (a parte la sua) siano viziate da un difetto nel campionamento delle specie incluse. Secondo Peters, il campionamento tassonomico (l'inclusione delle specie nell'analisi), qualora sia ampio, è sufficiente per determinare la filogenesi accurata poiché il gran numero dei taxa tenderebbe "automaticamente" a convergere verso la topologia più parsimoniosa in virtù delle serie di transizioni anatomiche che proprio il ricco campionamento permetterebbe di identificare. In pratica, il ragionamento di Peters è che una filogenesi è come un puzzle: se si dispone di un gran numero di pezzi, questi potranno assemblarsi solamente in un solo modo, quello reale. La filogenesi sarebbe quindi una proprietà automatica del campionamento tassonomico una volta che sia superata un numero adeguato di specie.

Al contrario, sostiene Peters, un ricco campionamento di caratteri morfologici, ma privo di ricco campionamento tassonomico, sarebbe incapace di produrre una filogenesi corretta.

Corollario dell'argomentazione di Peters è che una filogenesi sufficientemente ricca di specie non richiede un adeguato campionamento di caratteristiche anatomiche, le quali, oltre un certo numero di caratteri, sarebbero solo dati ridondanti, rumore inutile.

Dato che io dispongo di una filogenesi dei theropodi mesozoici molto ricca sia in termini di taxa che di caratteri (>500 taxa vs >1800 caratteri), posso testare l'ipotesi di Peters. [NB: il campionamento tassonomico dei theropodi della mia matrice è ben maggiore del suo, quindi, secondo la sua logica, la mia matrice è migliore della sua per ricostruire Theropoda]

Se Peters ha ragione, la grande maggioranza dei caratteri nella mia matrice è ridondante e superflua, mentre la mera presenza di centinaia e centinaia di taxa renderebbe la ricostruzione delle "vere relazioni" automatica senza ricorrere a così tanti caratteri.

Per testare questa ipotesi, ho quindi ridotto il numero dei caratteri in matrice, selezionando 238 caratteri estratti a caso. Il numero (238) è lo stesso della pseudo-filogenesi dei vertebrati di Peters.

Se l'ipotesi di Peters è corretta, io dovrei ricavare la filogenesi dei Theropoda mesozoici solamente usando 238 caratteri, indipendentemente da quali siano i 238 caratteri selezionati: ciò che conta è solo l'abbondanza delle specie. Se così fosse, anche con 238 caratteri io mi dovrei aspettare di ricavare una filogenesi molto simile alla tipologia generale che tendo ad ottenere usando tutti gli oltre 1800 caratteri.

Purtroppo per Peters, ciò non accade: la topologia della filogenesi a 238 caratteri è molto diversa da quella con 1800 caratteri, e - dato non secondario - è del tutto incompatibile con qualsiasi filogenesi pubblicata finora negli oltre 35 anni di filogenetica dei theropodi quantitativa.

Non solo, ma se ripeto l'analisi con altri 238 caratteri, ovvero usando un diverso gruppo di caratteri selezionati a caso, non ottengo mai una filogenesi che sia simile al test precedente, né tanto meno alla filogenesi con tutti i 1800 caratteri, né a qualche filogenesi pubblicata in passato.

Perché? Molto brutalmente, perché usare solo 238 caratteri con un campionamento tassonomico di oltre 500 specie è del tutto insufficiente per ricavare relazioni stabili e sensate. Il mero insieme delle specie, se non è accompagnato da un adeguato campionamento dei caratteri, tende ad essere massicciamente influenzato dal più classico degli errori nelle scienze: l'errore di campionamento derivante da pochi dati. Dato che l'omoplasia (convergenze e reversioni) è pervasiva nei vertebrati, dato che i fossili non sono mai completi, dato che diverse regioni anatomiche producono un diverso segnale filogenetico, è evidente che estraendo solo 238 caratteri da un campione di (almeno!) 1800 caratteri validi significa mutilare pesantemente la quantità di informazione disponibile.

Se, come sostiene Peters, una filogenesi di 238 caratteri e centinaia di taxa è "consistente", ed io posso in teoria ottenere un'infinità di filogenesi alternative estraendo a caso 238 caratteri dalla mia lista di oltre 1800, esistono in teoria un'infinità di filogenesi "consistenti". Ma allora, come faccio a decidere quale tra le innumerevoli opzioni alternative ricavabili è quella "corretta"? Siccome ogni singola filogenesi a 238 caratteri è legittimata a considerarsi "valida" dato che comunque qualche segnale corretto contiene, il solo modo per risolvere la questione è creando una filogenesi che includa simultaneamente tutti i "segnali parziali" presenti in ciascuna versione a 238 caratteri. Ovvero, devo usare una filogenesi costruita con tutti e 1800 caratteri. Ovvero, proprio ciò che Peters nega.

Attenzione: non sto dicendo che la mia filogenesi a 1800 caratteri è "quella giusta", sto solo constatando che sicuramente non può esserlo quella realizzato usando solamente "238", perché ridurre i dati per arrivare alla soluzione è improbabile che sia una opzione più solida rispetto a quella con più dati possibili. 

In breve, l'impianto retorico di Peters crolla su sé stesso: noi dobbiamo usare un set di dati che sia ricco e dettagliato sia nei caratteri che nei taxa.

25 aprile 2021

Antropocen[e]trismo

Faune nordamericane dell'Eocene (c) Jay Matternes

 

Nel foglietto illustrativo di un noto prodotto omeopatico è descritto cosa contenga ognuno dei globuli inclusi nella confezione, da assumere per via orale:

"1 dose contiene 1 g di globuli di Anas Barbariae, Hepatis e Cordis extractum 200 K. Questo preparato contiene inoltre sostanze ausiliarie: saccarosio e lattosio."

Il termine "Anas Barbariae, Hepatis e Cordis extractum" è latino e significa "estratto di fegato e cuore di Anas barbariae", ovvero parti delle interiora di un'anatra. Prima che vi prenda un conato di vomito, specialmente se siete vegani, non dovete temere, perché la dicitura continua con la terminologia "200 K". Questo termine indica la procedura di diluizione in acqua del principio attivo (ovvero dell'estratto di fegato e cuore di anatra): 200K significa che ogni parte dell'estratto originario, puro, è stata diluita con 100 parti di acqua, e che questo processo di diluizione in acqua è stato ripetuto 200 volte. In breve, al termine della diluizione, il preparato contiene solo 1/100 elevato a 200 di estratto originario (1 per 10 alla meno 400, ovvero, 0,000....[400 zeri]...00000000001!). Se non mi credete, fate il calcolo, e vedrete che 1/100 elevato a 200 è un numero talmente piccolo che in pratica equivale a zero. E per "zero" intendo che è matematicamente certo che non ci sia più nemmeno una molecola del prodotto originario, ma solo acqua. Ovvero, il prodotto finale della diluzione, quello che viene effettivamente incluso nel prodotto omeopatico, contiene solo acqua, senza niente di remotamente residuale della parte di anatra.

Il foglietto illustrativo dice poi che il prodotto omeopatico contiene anche "sostanze ausiliarie: saccarosio e lattosio". Quindi, vista l'entità della diluzione 200K, il noto prodotto è in definitiva composto solo da acqua, lattosio e saccarosio. Acqua zuccherata.

Non ho svelato alcun segreto, è tutto ben noto ed esplicitamente dichiarato nello stesso bugiardino, e difatti chiunque lo può confermare: quindi non scandalizzatevi se non sapevate che nel foglietto è scritto esplicitamente che avete acquistato acqua zuccherata!

Non sono qui per fare una crociata contro i prodotti omeopatici. Ognuno è libero di acquistare i prodotti omeopatici e di consumarli, se pensa che siano utili per la propria vita privata. Ben altro discorso è sostenere che quei prodotti siano dei medicinali o che contengano qualcosa in grado di curare delle patologie, perché il foglietto illustrativo scritto dalle case di produzione del prodotto omeopatico ed incluso nella confezione non lascia dubbi in proposito: quella è solo acqua zuccherata, e l'acqua zuccherata, anche quella venduta con un nome altisonante e corredata di bugiardino, non è un medicinale.

Ovviamente, per sapere che il prodotto omeopatico è solo zucchero diluito in acqua priva di alcuna traccia di cuore e fegato di anatra, occorre capire cosa significhi la dicitura che ho citato ad inizio post. Se acquistate il prodotto senza leggere il foglietto illustrativo o se non conoscete il latino né il significato di 200K, è difficile che cogliate il fatto che quel prodotto è una finta medicina e la procedura usata per produrlo è solo pseudo-medicina.

La pseudoscienza, difatti, si basa innanzitutto sull'ignoranza del consumatore. Se non conosci il significato dei termini usati, qualsiasi parolone che sembra "scientifico" sarà percepito come frutto di una solida base scientifica. Persino una scatola di palline di zucchero.

Questo post sicuramente mi ha attirato l'odio dei sostenitori dell'omeopatia, nonostante che io, lo ripeto, non abbia niente contro la vendita di palline di zucchero con nomi latineggianti. Se non viola la legge, ognuno può comprare palline di zucchero perché le ritiene una cura per i propri mali. E se qualcuno mi accusa di denigrare l'omeopatia, io mi sono limitato a riportare quanto scritto dentro il foglietto illustrativo del prodotto omeopatico, spiegando il significato dei termini inclusi. Non ho inventato nulla.

Non mi faccio illusioni. Ci sarà sempre chi acquisterà una pillola di zucchero diluita illudendosi di acquistare un ritrovato della scienza. Anche perché esistono innumerevoli modi di addolcire la vita, di diluirne l'asprezza e di credere che ciò possa curare i nostri mali.

Prendete la scienza geologica. Essa ha dimostrato che la storia umana è una misera frazione della Storia Universale. Il posto centrale che avevamo dato a noi stessi nel Creato è stato scardinato dalla Geologia e dalla Paleontologia, che ci hanno scagliato in un eternità di milioni di anni in cui non solo non siamo stati protagonisti, ma non eravamo né attesi né previsti.

La Scienza ha detronizzato l'uomo, scacciando l'antropocentrismo dalla nostra vita, spingendolo a forza fuori dalla Casa del Sapere.

Come sarebbe bello se la Scienza potesse invece ristabilire il nostro ruolo centrale e dominante, se essa potesse dimostrare che l'Uomo è pur sempre il Centro del Creato, che la sua vita e le sue azioni hanno un impatto e una valenza universale, che la nostra esistenza non è effimera e superficiale, bensì funge da fulcro degli eventi. Forse non degli eventi del passato, ma sicuramente di quelli del Futuro.

Il Futuro è dell'Uomo. Egli, nel Bene e nel Male, è artefice del suo destino. Una Nuova Era, l'Età dell'Uomo, si affaccia davanti a noi. Lo abbiamo scoperto, purtroppo, dai segni della malattia globale che abbiamo innescato, della Febbre planetaria che abbiamo acceso. L'età umana, in cui il nostro impatto sul pianeta si appresta a stravolgere e condizionare il futuro, ha quindi bisogno di un nome, un nome scientifico, che sia analogo e in continuità con le Epoche della Terra Passata. 

Ecco come nasce il bisogno dell'Antropocene. L'Antropocene è la Stratigrafia piegata all'Antropocentrismo, la nostra eterna ossessione autoreferenziale che si auto-proclama Età del Mondo.

Inutile rimarcare quanto detto tante volte in passato: l'Antropocene non è un termine geologico valido, sia sul piano pratico che teorico, e pertanto non è in alcun modo un termine valido per definire una fantomatica età dell'Uomo in fieri. Anzi, l'Antropocene è persino dannoso, perché riporta in auge una visione del mondo che colloca l'uomo al centro dell'universo. L'errore di base del concetto di "Antropocene" è l'illudersi che gli eventi attuali di natura antropoGenica siano sufficienti per giustificare una nuova età geologica definita dall'azione umana. Purtroppo per noi, alla scala dei tempi geologici, è improbabile che gli eventi di questo secolo (o dei prossimi) possano incidere in modo duraturo sulla dinamica a larga scala dei processi geologici, quelli che normalmente consideriamo per definire le età della Terra.

Nella più ottimistica (per la nostra arroganza) o pessimistica (per la nostra sopravvivenza) prospettiva, la serie di fenomeni geologici e climatici indotti dall'attività umana porterà a cambiamenti ambientali di durata compresa tra qualche centinaio e qualche decina di migliaia di anni. Dopo di che, è plausibile che il sistema Terra tornerà a seguire le normali dinamiche tipiche dell'Olocene e del Tardo Cenozoico. Ovvero, anche ammettendo qualche decina di migliaia di anni di "mondo antropocenico", il sistema tornerà naturalmente alle condizioni tipiche degli ultimi 1-2 milioni di anni. Ha senso battezzare una nuova epoca per qualcosa che al massimo durerà qualche migliaio di anni? No, altrimenti dovremmo riempire la cronologia della Terra di molte centinaia di mini-epoche di durata comparabile.

Come faccio a saperlo? Perché episodi di intensità e durata analoghi a quelli che stiamo innescando sono avvenuti innumerevoli volte nella Storia della Terra. A questi fenomeni diamo il nome di eventi, ma non li consideriamo sufficienti per definire delle epoche. Non abbiamo creato un'epoca per i vari eventi di optimum climatico cenozoici e mesozoici, perché quello in atto dovrebbe essere speciale? Solo perché è opera nostra? Allora è vero che agiamo spinti dall'antropocentrismo più che dalla logica e dalla ragione.

In conclusione, l'Antropocene è Omeopatia Stratigrafica, è l'eterno ritorno dell'Antropocentrismo, diluito per entrare fluidamente dalla finestra dopo che lo avevamo fatto uscire dalla porta. Ma anche in forma diluita, esso è pur sempre un prodotto pseudo-scientifico privo di consistenza e solidità scientifica.