Новий аналіз викопних решток із застосуванням методів штучного інтелекту свідчить, що спінозавр більшу частину свого життя проводив під водою. Водночас деякі давні морські рептилії, які вважалися повністю водними, насправді регулярно виходили на сушу, повідомляє ScienceDaily з посиланням на дослідження Єльського університету.
Як тварини поверталися в океан
Після того як хребетні тварини мільйони років тому освоїли сушу, частина з них здійснила «еволюційний розворот» і знову пристосувалася до життя у воді. Десятки великих груп ссавців і рептилій незалежно одна від одної виробили подібні риси: ласти, обтічне тіло та інші ознаки, що полегшують плавання.
Саме тому вони стали класичними прикладами конвергентної еволюції — коли різні лінії розвитку приходять до схожих рішень під дією подібних умов середовища. Команда Єля вирішила з’ясувати, коли саме ці переходи сталися і які види справді стали повністю водними, а які зберегли залежність від суші.
11 тисяч вимірювань і машинне навчання
Дослідники вивчили сотні викопних і сучасних зразків із музею Пібоді Єльського університету та десятків інших колекцій у світі. Вони зібрали понад 11 000 вимірювань кісток, а також фотографії та КТ-скани.
Ці дані поєднали з машинним навчанням, врахувавши еволюційні зв’язки між видами. Моделі тренували на сучасних тваринах із відомим способом життя, щоб виявити зв’язок між пропорціями кінцівок і тим, як тварина користується водним середовищем.
Окремо команда адаптувала статистичний підхід, розроблений під час Другої світової війни для оцінки ймовірності того, що «мітка» на радарі є ворожим літаком. Тепер цю методику використали, щоб оцінити, чи були кінцівки вимерлих тварин перетворені на ласти.
За словами старшого автора Бхарта-Анжана Бхуллара (Bhart-Anjan Bhullar), такий підхід дозволяє мінімізувати суб’єктивність: замість окремих «улюблених» ознак дослідників говорять самі дані.
Спінозавр як переважно підводний хижак
Одним із найцікавіших результатів стала переоцінка способу життя спінозавра — гігантського хижого динозавра, що жив приблизно 113–94 мільйони років тому на території сучасної Північної Африки. Його зв’язок із водою давно обговорюється: одні вчені порівнювали його з тваринами, що активно полюють під водою, інші — з чаплею, яка ходить мілководдям.
Моделі Єльської команди «впевнено» віднесли спінозавра до групи тварин із високим рівнем водної адаптації. За результатами аналізу, він проводив переважну більшість часу зануреним у воду, що підтримує гіпотезу про підводне полювання.
Це не розв’язує всіх суперечок щодо його поведінки та техніки полювання, але суттєво зміщує баланс доказів у бік більш водного способу життя, ніж вважалося раніше.
Мезозаври: не такі вже й «морські»
Інший висновок стосується мезозаврів — невеликих морських рептилій, що жили 290–274 мільййони років тому на території нинішньої Південної Африки та східної Південної Америки. Вони відомі тим, що народжували живих дитинчат, і це часто трактували як ознаку повністю водного життя.
Однак новий аналіз показав, що пропорції їхніх кінцівок не відповідають повністю водним формам. Навпаки, мезозаври, ймовірно, регулярно виходили на сушу, подібно до сучасних крокодилів чи качкодзьобів. Тобто вони не «порвали» із сушею остаточно.
Більше того, дослідники дійшли висновку, що всі морські рептилії палеозойської ери — тобто ті, що жили до появи динозаврів, — зберігали амфібійну стратегію і періодично поверталися на землю.
Передні кінцівки як ключ до минулого
Особливо інформативними виявилися пропорції передніх кінцівок. На їх основі моделі з точністю понад 90% передбачали, чи мала тварина м’якотканинні ласти та наскільки вона була пов’язана з водою — від часткового до повністю водного способу життя.
Такий підхід відкриває можливість оцінювати й інші великі еволюційні переходи, де збереглися лише кістки. Наприклад, коли предки людини почали ходити на двох ногах або як предки птахів серед динозаврів набули здатності до польоту.
Новий інструмент для вивчення вимерлих світів
Більшість викопних хребетних відомі лише за кістками, тому реконструкція їхньої поведінки — одна з найскладніших задач палеонтології. Традиційно вчені сперечалися, які саме кісткові ознаки важливіші, і це часто приводило до протилежних висновків.
Запропонована методика пропонує систематичний спосіб оцінювати такі суперечливі дані, спираючись на закономірності, виявлені в сучасних видів. Вона дозволяє формулювати перевірні прогнози щодо тварин, які зникли мільйони років тому, і зменшує роль суб’єктивних інтерпретацій.
Автори роботи вважають, що подібні підходи допоможуть точніше відтворювати «портрети» вимерлих тварин і краще зрозуміти, як формувалися цілі екосистеми минулого.