31 agosto 2021

ADULTS ONLY

 


Una verità molto scabrosa penetra sempre più in profondità nella coscienza di noi filogenetisti dei fossili. Noi non conosciamo appieno quale sia l'impatto dell'includere specie note unicamente per esemplari immaturi all'interno delle nostre analisi filogenetiche. Si tratta di un problema squisitamente morfologico, non genetico, dato che il dato molecolare non varia durante lo sviluppo individuale. Problema squisitamente morfologico che diventa perverso in paleontologia, dato che raramente abbiamo la documentazione della intera sequenza ontogenetica di una specie, e spesso non abbiamo modo di stabilire in modo univoco a quale stadio di crescita corrisponda l'esemplare che abbiamo tra le mani. Combinate tutti questi problemi con la cronica incompletezza della documentazione fossile e ottenete il più aggrovigliato degli enigmi. Credo che sia doveroso investigare più a fondo l'impatto dello sviluppo individuale sulla interpretazione filogenetica (non-molecolare) delle specie viventi, per le quali abbiamo perlomeno il vantaggio di disporre di serie di crescita complete e di individui completi.

Per avere anche solo un assaggio di quale possa essere l'impatto dell'inclusione (più o meno consapevole) nelle filogenesi di taxa basati unicamente su esemplari immaturi, ho simulato una analisi filogenetica molto semplice. I taxa analizzati sono cinque: A. B, C, D, E. Una serie di caratteri filogenetici è usata per ricostruire le relazioni filogenetiche tra queste specie. I caratteri mostrano stadi alternativi, che variano con il grado di maturità dell'individuo, e sono regolati secondo una serie ordinata: 0-1-2. Per ognuno di questi cinque taxa, disponiamo di tre esemplari: un giovane, un subadulto ed un adulto. Per ciascuna specie, è definita una traiettoria di crescita: giovane - subadulto - adulto, che comporta il progressivo accumulo dei caratteri derivati tipici della specie in questione. Possiamo quindi codificare sia i giovani che i subadulti per i caratteri filogenetici che manifestano. In generale, sia i giovani che i subadulti hanno solamente una parte delle condizioni tipiche dell'adulto, mentre per altri caratteri essi mostrano la condizione ancestrale, quella che si manifesta nell'adulto dell'antenato comune delle specie analizzate.

Se analizziamo solamente gli esemplari adulti, otteniamo quella che, ragionevolmente, è la filogenesi "vera":


Ma ecco cosa succede se includiamo nell'analisi anche gli esemplari immaturi, o se sostituiamo uno o più stadi immaturi all'adulto.

Ad esempio, se rimuoviamo l'adulto della specie E e lo sostituiamo con il subadulto della specie E, questi risulta collocato alla base del clade e non risulta direttamente legato alla specie D, come invece risulta dall'analisi della forma adulta della sua stessa specie:


Ancora più basale è la posizione se usiamo l'esemplare giovane di E:



Questo primo risultato è noto in letteratura, e ad esempio spiega la posizione di Raptorex in Tyrannosauroidea: nonostante nelle filogenesi che lo hanno incluso Raptorex risulti un tyrannosauroide relativamente basale, sospettiamo che il suo adulto sia invece una forma più derivata, interna a Tyrannosauridae.

La faccenda si complica mano a mano che si inseriscono forme immature di due o più specie:


O quando stadi di crescita differenti della stessa specie sono inclusi simultaneamente:



Utilizzare qualche artificio matematico, come il peso implicito, non allevia la situazione:


Notare che nell'ultimo caso, l'analisi identifica un "falso clade" alla base, formato da forme giovanili di E e D, ed una serie di gradi parafiletici formati da altri stadi immaturi.

Come concludere?

Temo in modo pessimistico: in nessuno dei casi in cui sono stati inseriti esemplari immaturi, si è ripetuta la filogenesi che avevamo ricavato usando solo le forme adulte. Questo test ha sicuramente dei limiti, dato che usa una matrice ridotta che non campiona la reale diversità delle specie e la reale sequenza di variazione ontogenetica nelle specie stesse: come ho detto all'inizio del post, sarebbe molto interessante fare un test come questo usando specie viventi di cui conosciamo con sicurezza la sequenza ontogenetica.

Quale può essere l'impatto di un simile effetto "distorsivo" dato dall'uso di esemplari immaturi nelle filogenesi di Theropoda? Un numero non indifferente di taxa è attualmente noto unicamente per esemplari immaturi, in alcuni casi molto giovani: oltre al già menzionato Raptorex, basta citare Scipionyx, Sciurumimus, Juravenator, Haplocheirus, e altri ancora... 

Il sospetto che le posizioni filogenetiche che abbiamo ottenuto per questi generi siano in vario modo falsate dalla immaturità del materiale noto non può essere ignorato. In alcuni casi, sospetto che la posizione filogenetica così ottenuta ci stia depistando del tutto dal comprendere la storia evolutiva di questi fossili.

10 agosto 2021

Cosa ci aspetta

 

Voi siete nella stella rossa. I momenti del passato in cui la curva blu interseca la fascia viola sono momenti in cui la temperatura media globale era analoga a quello che ci aspetta da qui alla fine del secolo. Ci attende una vecchiaia mio-pliocenica...

Il primo volume del Sesto Rapporto di Valutazione del Gruppo Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici è stato pubblicato in questi giorni, ed ha ricevuto - giustamente - un grande risalto mediatico. Purtroppo, molti dei commenti giornalistici sono improntati più sulla emotività che sulla razionalità. Si punta molto su due sentimenti: la paura e la speranza. Paura per la realizzazione di scenari apocalittici. Speranza per l'eventuale correzione della tendenza, e per una "soluzione" della crisi climatica, per un "ritorno alla normalità". Entrambi i sentimenti sono fuorvianti, e catalizzare l'emozione del pubblico su di loro non aiuterà a sviluppare risposte concrete alle inevitabili conseguenze - a breve e lungo termine - dei fenomeni climatici discussi in questi report. Il cambiamento climatico non è la pandemia del covid in cui ci si può illudere di chiudere la faccenda sconfiggendo il virus: è un processo, non un evento.

Credo che sia ormai ben troppo tardi per continuare ad illudersi che si possa "evitare" qualcosa che di fatto è già in atto da almeno 40 anni. Le tendenze climatiche non sono eventi improvvisi ma processi che spesso covano per lungo tempo prima di palesarsi in modo "sensibile". La frustrazione è che i climatologi ci hanno avvisato e ammonito su questo processo per almeno 40 anni, invano. Se davvero ci fu un tempo per agire spinti dalla speranza e dalle illusioni, quello fu la fine del XX Secolo. Ormai è inutile perdersi in chiacchiere su come arrestare il riscaldamento globale: il sistema si è avviato, e a noi ora tocca gestire un veicolo che sta scivolando giù da una rupe, il cui moto non è più mitigabile premendo istericamente sul pedale della paura e della speranza.

Un modo razionale e realistico per affrontare la crisi climatica è prendendo atto che essa è lo stato delle cose, e lo sarà per il resto della nostra vita, oltre che per varie generazioni a venire. Una volta preso atto della situazione, occorre inquadrare il fenomeno, che, per quanto nuovo per la nostra civiltà, non è affatto una novità per la storia della Terra. Ovvero, possiamo trarre dalla storia del pianeta delle utilissime informazioni per affrontare e gestire il nuovo mondo che abbiamo prodotto. Affrontare e gestire, ovvero, adattarsi. Il tempo è giunto per smettere di vaneggiare su una beata condizione "normale" e riconoscere che la normalità ora è il cambiamento climatico, il riscaldamento del clima, l'instaurazione di condizioni energeticamente più intense, dinamiche, instabili, acute.

La storia della Terra quindi diventa un inestimabile archivio di informazioni utili per capire come e cosa dobbiamo fare per adattarci al nuovo mondo. Ad esempio, studiando con maggiore interesse quelle fasi della storia della Terra in cui i parametri climatici erano simili a quelli che i modelli climatici prevedono essere la normalità di questo decennio e dei prossimi a venire.

Gli scenari climatici più realistici prevedono che la temperatura media globale non calerà sotto i valori attuali almeno fino alla fine del secolo (e comunque solo grazie a radicali politiche energetiche ed economiche). Inoltre, la maggioranza dei modelli ritiene molto probabile che la temperatura media globale salirà di almeno 1.5 °C durante questo secolo. Infine, non si può più ignorare che l'innalzamento della temperatura globale possa anche arrivare a fine secolo a 3 °C sopra la media attuale.

A quali momenti della storia della Terra corrispondono i valori di temperatura stimati? La temperatura media globale annua attuale è circa 14 °C. Un innalzamento di circa 1.5 °C implica un range probabile di temperatura media globale annua tra 14 e 15.5 °C, ma non possiamo ignorare l'ipotesi di arrivare a 17 °C. 

A prima vista, questi valori sembrano modesti, ma proviamo a collocarli in una prospettiva storica: si tratta dei valori di temperatura media globale che corrispondono a quelli dedotti per la prima metà del Neogene (Miocene e Pliocene inferiore), tra 15 e 5 milioni di anni fa. Credo quindi che sarebbe saggio incentivare programmi di ricerca e di studio sui climi, l'idrologia, e la paleontologia durante quella fase della storia terrestre. Ovviamente, il clima non è una funzione del solo valore di temperatura globale: la disposizione delle masse continentali, la dinamica delle correnti marine, la presenza o meno di catene montuose incidono in modo rilevante sul clima effettivo, e le differenze paleo-geografiche tra oggi e il mondo mio-pliocenico sono sicuramente da tenere in conto nella interpretazione dei fenomeni. Nondimeno, il quadro tettonico-geografico di 10-15 milioni di anni fa non è troppo diverso da oggi da impattare sulla utilità di un tale programma di ricerca. Tutto concorre quindi per una intensa ricerca sul mondo primo-neogenico come utile fonte di conoscenza per affrontare il presente ed il prossimo futuro.

A questo proposito, è bene rimarcare un fatto che, almeno a livello popolare, è invece ignorato o frainteso: le condizioni climatiche durante fasi più remote della storia della Terra, ad esempio il Mesozoico, sono probabilmente troppo diverse da quelle odierne, e persino troppo distanti da quelle previste dai modelli climatici relativi al secolo in corso, per essere realmente significative per chi voglia usare la storia della Terra per gestire il cambiamento climatico. Fare confronti tra noi ed i dinosauri è probabilmente inutile. E ve lo dico da studioso del Mesozoico, quindi qualcuno che avrebbe sicuramente interesse a vedere nuova linfa immessa nei finanziamenti paleontologici. Le temperature medie durante il Mesozoico sono molto maggiori di quelle del range stimato realisticamente come prossimo venturo. Anche se i più catastrofisti dipingono scenari da estinzione di fine-Permiano, non ci sono motivi per considerare tali condizioni climatiche come una opzione realistica per il nostro futuro. Il sistema geo-climatico che ha prodotto la fine del Permiano è diverso da quello che sta producendo il nostro effetto serra attuale. E lo stesso vale per il Mesozoico. La temperatura media minima stimata per quella era, all'inizio del Cretacico, è di ben 5 °C sopra la media attuale: per buona parte del Mesozoico la temperatura media annua globale era ben al di sopra di tale valore minimo. Inoltre, la distribuzione delle masse continentali era completamente diversa dalla odierna, risultandone un mondo troppo alieno per essere realisticamente utile per capire il contesto attuale.

Piuttosto che coltivare infantili catastrofismi e vaneggiare apocalissi tardo-permiane, sarebbe saggio studiare con attenzione come il mondo funzionava e si sviluppava durante la recente storia miocenica. Sarebbe ancora più saggio capire se e come nel passato siano avvenute escursioni termiche con un tasso analogo a quello che stiamo osservando: ciò richiederà una più raffinata risoluzione nel campionamento delle informazioni e nella sua collocazione spazio-temporale. Ovvero, c'è tanto lavoro da fare, ma niente di impossibile se si pianifica in modo accorto e consapevole. Perché, lo ripeto, non ha più senso puntare sull'emotività e sulla paura della catastrofe finale, ma occorre capire lucidamente, in modo maturo, la nuova normalità in cui viviamo e vivremo il resto della nostra vita.