Tin tức Vũ trụ TV

Sử dụng toán học để kiểm tra sự khác biệt giới tính ở khủng long

Ngày:
Aug 29, 2020
Tóm lược:

Khi chúng ta chỉ có hóa thạch để kiểm tra, thật khó để biết những đặc điểm nào của khủng long như kích thước và hình dạng bên ngoài có liên quan đến giới tính của động vật và những đặc điểm nào liên quan đến những thứ khác như tuổi. Nhưng một loại phân tích thống kê mới thường có thể ước tính mức độ biến đổi giới tính trong tập dữ liệu hóa thạch.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Khi chúng ta chỉ có hóa thạch để kiểm tra, thật khó để biết những đặc điểm nào của khủng long như kích thước và hình dạng bên ngoài có liên quan đến giới tính của động vật và những đặc điểm nào liên quan đến những thứ khác như tuổi. Nhưng một loại phân tích thống kê mới thường có thể ước tính mức độ biến đổi giới tính trong tập dữ liệu hóa thạch.

Sư tử đực thường có bờm. Chim công đực có lông đuôi dài 6 mét. Đại bàng cái và diều hâu có thể lớn hơn con đực khoảng 30%. Nhưng nếu chúng ta chỉ xem xét các hóa thạch của những loài động vật này, sẽ khó có thể tự tin nói rằng những khác biệt đó là do giới tính của chúng. Đó là vấn đề mà các nhà cổ sinh vật học phải đối mặt: thật khó để biết liệu những con khủng long với các đặc điểm khác nhau là loài riêng biệt, độ tuổi khác nhau, con đực và con cái của cùng một loài, hay chỉ khác nhau theo cách không liên quan gì đến giới tính. Rất nhiều công trình cố gắng chỉ ra sự khác biệt giữa khủng long đực và khủng long cái đã trở nên bất phân thắng bại. Nhưng trong một bài báo mới, các nhà khoa học đã chỉ ra cách sử dụng một loại phân tích thống kê khác thường có thể ước tính mức độ biến đổi giới tính trong tập dữ liệu hóa thạch.

Evan Saitta, một cộng sự nghiên cứu tại Bảo tàng Field ở Chicago và là tác giả chính của bài báo mới trên Tạp chí Sinh học của Linnean cho biết: “Đó là một cách hoàn toàn mới để xem xét các hóa thạch và đánh giá khả năng các đặc điểm chúng ta thấy có tương quan với giới tính Xã hội . ” Bài báo này là một phần của cuộc cách mạng lớn hơn về cách sử dụng số liệu thống kê trong khoa học, nhưng được áp dụng trong bối cảnh cổ sinh vật học.

Trừ khi chúng ta tìm thấy một bộ xương khủng long có chứa những quả trứng hóa thạch mà nó sắp đẻ hoặc một món quà tương tự đã chết, thật khó để chắc chắn về giới tính của từng con khủng long. Nhưng nhiều loài chim, loài khủng long duy nhất còn sống, trung bình có rất nhiều khác biệt giữa con đực và con cái, một hiện tượng được gọi là lưỡng hình giới tính. Anh em họ của khủng long, cá sấu, cũng thể hiện tình trạng lưỡng hình giới tính. Vì vậy, có lý do là ở nhiều loài khủng long, con đực và con cái sẽ khác nhau về nhiều đặc điểm.

Nhưng không phải tất cả sự khác biệt ở động vật cùng loài đều liên quan đến giới tính của chúng. Ví dụ, ở người, chiều cao trung bình có liên quan đến giới tính, nhưng các đặc điểm khác như màu mắt và màu tóc không phù hợp với nam giới so với nữ giới. Chúng ta thường không biết chính xác những đặc điểm mà chúng ta thấy ở khủng long liên quan đến giới tính của chúng như thế nào. Vì chúng ta không biết liệu những con khủng long lớn hơn là con cái hay những con khủng long có mào lớn hơn trên đầu là con đực, Saitta và các đồng nghiệp của ông đã tìm kiếm các mẫu về sự khác biệt giữa các cá thể cùng loài. Để làm được điều đó, họ đã kiểm tra các phép đo từ một loạt các hóa thạch và các loài hiện đại và làm rất nhiều phép toán.

Các nhà cổ sinh vật học khác đã cố gắng tìm kiếm sự lưỡng hình giới tính ở khủng long bằng cách sử dụng một hình thức thống kê (được gọi là kiểm tra ý nghĩa, đối với tất cả các bạn mọt sách thống kê), nơi bạn thu thập tất cả các điểm dữ liệu của mình và sau đó tính toán xác suất mà những kết quả đó có thể xảy ra một cách tình cờ hơn là nguyên nhân thực tế (như cách bác sĩ xác định liệu một loại thuốc mới có hữu ích hơn giả dược hay không). Loại phân tích này đôi khi hoạt động đối với các bộ dữ liệu lớn, sạch. Tuy nhiên, Saitta nói, “với rất nhiều cuộc thử nghiệm khủng long này, dữ liệu của chúng tôi khá tệ” – không có nhiều mẫu vật hóa thạch, hoặc chúng chưa hoàn thiện hoặc được bảo quản kém. Saitta lập luận rằng việc sử dụng thử nghiệm ý nghĩa trong những trường hợp này, dẫn đến rất nhiều âm tính sai: vì các mẫu nhỏ, cần có sự khác biệt lớn giữa hai giới để tạo ra kết quả xét nghiệm dương tính. (Thử nghiệm tầm quan trọng không chỉ là sự cân nhắc đối với các nhà cổ sinh vật học – những lo ngại về “cuộc khủng hoảng sao chép” đã cản trở các nhà nghiên cứu tâm lý học và y học, nơi một số nghiên cứu khó tái tạo).

Thay vào đó, Saitta và các đồng nghiệp của ông đã thử nghiệm với một dạng thống kê khác, được gọi là thống kê kích thước hiệu ứng. Thống kê kích thước hiệu ứng tốt hơn cho các tập dữ liệu nhỏ hơn vì nó cố gắng ước tính mức độ khác biệt về giới tính và tính toán độ không chắc chắn trong ước tính đó. Phương pháp thống kê thay thế này có tính đến các biến thể tự nhiên mà không xem hiện tượng lưỡng hình vì nhiều cặp lưỡng hình giới tính có thể là tinh tế. Đồng tác giả Max Stockdale của Đại học Bristol đã viết mã để chạy các mô phỏng thống kê. Saitta và các đồng nghiệp của ông đã tải các phép đo về hóa thạch khủng long lên chương trình và nó đưa ra các ước tính về sự lưỡng hình khối lượng cơ thể và các thanh sai số trong những ước tính đó sẽ đơn giản bị loại bỏ bằng cách sử dụng thử nghiệm ý nghĩa.

“Chúng tôi cho thấy rằng nếu bạn áp dụng sự thay đổi mô hình này trong số liệu thống kê, trong đó bạn cố gắng ước tính mức độ của một hiệu ứng và sau đó đặt các thanh lỗi xung quanh đó, bạn thường có thể đưa ra một ước tính khá chính xác về sự biến đổi giới tính ngay cả khi giới tính của các cá nhân.”

Ví dụ, Saitta và các đồng nghiệp của ông phát hiện ra rằng ở loài khủng long Maiasaura, các mẫu vật trưởng thành khác nhau rất nhiều về kích thước, và các phân tích cho thấy rằng chúng có nhiều khả năng tương ứng với sự biến đổi giới tính hơn so với sự khác biệt được thấy ở các loài khủng long khác. Nhưng trong khi dữ liệu hiện tại cho thấy một giới tính lớn hơn giới tính kia khoảng 45%, họ không thể biết những con khủng long lớn hơn là đực hay cái.

Mặc dù còn rất nhiều việc phải làm nhưng Saitta cho biết anh rất vui vì các mô phỏng thống kê đã cho kết quả nhất quán bất chấp giới hạn của dữ liệu hóa thạch.

Ông nói: “Lựa chọn giới tính là một động lực quan trọng của quá trình tiến hóa, và việc giới hạn bản thân trong các phương pháp thống kê không hiệu quả sẽ làm tổn hại đến khả năng hiểu cổ sinh vật học của những loài động vật này. “Chúng tôi cần tính đến sự biến đổi giới tính trong hồ sơ hóa thạch.”

“Tôi rất vui khi được đóng góp một phần nhỏ trong cuộc cách mạng thống kê này,” anh nói thêm. “Số liệu thống kê về kích thước hiệu ứng có tác động lớn đến nghiên cứu tâm lý và y học, vì vậy để áp dụng nó cho khủng long và cổ sinh vật học thực sự rất tuyệt.”


Nguồn truyện:

Tư liệu do Field Museum cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Evan T Saitta, Maximilian T Stockdale, Nicholas R Longrich, Vincent Bonhomme, Michael J Benton, Innes C Cuthill, Peter J Makovicky. Khung thống kê kích thước hiệu quả để điều tra sự lưỡng hình giới tính ở khủng long không phải chim và các đơn vị phân loại đã tuyệt chủng khác . Tạp chí Sinh học của Hiệp hội Linnean , 2020; DOI: 10.1093 / biolinnean / blaa105

Bài viết liên quan

Bài viết mới