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Nuovi studi su alcuni fossili ritrovati in Gran Bretagna confermano che essi sono i più antichi del mondo. Recita così la notizia uscita sul blog del sito ufficiale del Natural History Museum di Londra che riprende un paper di una ricerca appena pubblicata.
Tutto questo è stato possibile grazie all’impiego di modelli di machine learning in una ricerca in corso presso lo stesso museo. Si tratta di uno studio ancora in corso, ma se tutto andrà a buon fine questa tecnica consentirà di risolvere numerosi misteri della Paleontologia.
Questi modelli di machine learning che il personale del Natural History Museum di Londra sta impiegando possono essere addestrati per identificare singoli denti di dinosauri.
A capo di questa ricerca vi è Simon Wills, uno studente che sta svolgendo il Dottorato di Ricerca presso il NHM. Quello che di nuovo è emerso adesso, è che alcuni denti isolati ritrovati nel sud dell’Inghilterra potrebbero rappresentare i denti appartenenti ai più vicini e più antichi antenati degli uccelli mai scoperti prima.
Altri denti ritrovati nelle contee del Oxfordshire, Gloucestershire e Dorset si crede appartengono ai Maniraptorani, un gruppo di dinosauri di cui fanno parte anche i Velociraptor e che include gli uccelli e i loro più vicini antenati.
Simon Wills commenta “le ricerche precedenti hanno suggerito che i Maniraptorani erano già presenti intorno al Giurassico Medio (175-162 mil. di anni fa circa) ma le prove fossili erano frammentarie e controverse. Insieme ai fossili che sono stati ritrovati altrove questa ricerca vuole suggerire che questo gruppo di dinosauri aveva già raggiunto una distribuzione globale in quell’epoca”.
E poi continua ancora : “I denti che sono stati analizzati durante i nostri studi sono gli unici fossili di Troodontidi e Terizinosauri mai registrati nel Regno Unito e sono la più antica testimonianza di questi dinosauri in qualsiasi parte del mondo”. Fra l’altro bisogna dire che i fossili del Giurassico Medio sono di per sé per molto rari, la cava di Woodeaton nell’Oxfordshire è un hotspot per il loro ritrovamento.
I risultati delle ricerche sono stati pubblicati nella rivista “Papers in Palaeontology” e sono consultabili qui.
Cosa sono i Maniraptora?
Facciamo un passo indietro e capiamo di più rispetto a questi dinosauri che nella loro classificazione raggruppano anche tutti gli uccelli viventi e dinosauri estinti come Deinonychus e Archaeopteryx.
La conoscenza di questo clado di dinosauri è stata molto importante per plasmare il modo in cui comprendiamo i dinosauri oggi. La descrizione del fossile di Deinonychus avvenuta nel 1969 smontò tutte quelle credenze secondo cui questi antichi rettili fossero animali lenti e goffi.
Dall’analisi dei resti si poté evincere che era un cacciatore abile e veloce nonostante aveva delle somiglianze con uccelli vivi. Alcuni Maniraptorani si sono conservati con le piume e con il tempo si fecero sempre più spazio le prove a conferma che gli uccelli sono diretti discendenti di questo gruppo di dinosauri.
Fra i parenti più stretti degli uccelli ci sono gruppi come i Dromaeosauridi, dei quali fanno parte Velociraptor e Vectiraptor, così come gruppi correlati come i Troodontidi e Terizinosauri. Una cosa interessante da menzionare è che alcuni Maniroptarani, tra cui il Velociraptor, si crede erano ricoperti da piume, basato sulle evidenze dei fossili.
I Troodontidi sono un gruppo estinto simile a un uccello, mentre i Terizinosauri sono un clado di dinosauri con caratteristiche insolite come artigli estremamente grandi che misurano oltre 50 centimetri di lunghezza e la loro dieta risulta ancora oggi sconosciuta.
I fossili di questi gruppi sono comuni nel Tardo Giurassico ma non sono ben noti nel Medio Giurassico.“Sebbene l’albero genealogico dei Maniraptorani suggerisca che si siano evoluti durante il Giurassico Medio, non ci sono molti fossili di questo periodo che lo dimostrino”, spiega Simon.
“Di conseguenza, qualsiasi potenziale Maniraptorano rimasto del Giurassico Medio è importante, perché può aiutarci a comprendere l’evoluzione dei dinosauri”. Questi resti sono spesso denti isolati, che possono essere difficili da assegnare a un particolare gruppo di dinosauri, e quindi vengono esclusi dai modelli evolutivi.”
La caratteristica dei denti di questi dinosauri di resistere all’erosione e al degrado ha permesso che resistessero e si conservassero come fossili in molti casi. Fino ad oggi si è sempre proceduto tentando di classificare i denti isolati sulla base di una varietà di metodi statistici, ma non sempre ha funzionato bene. La squadra di ricercatori in questo progetto ha lavorato per migliorare ciò e dimostrare che i modelli di apprendimento automatico possono raggiungere un’accuratezza fino al 96% nel processo di identificazione di denti isolati di gruppi di dinosauri già noti alla scienza.
“L’uso dell’apprendimento automatico nella paleontologia dei vertebrati è ancora agli inizi”, aggiunge Simon. “Ciò è dovuto in parte alla necessità di disporre di un insieme completo di dati di addestramento affinché i modelli imparino a identificare i denti di diversi dinosauri, e in parte perché anche i modelli stessi possono essere piuttosto complessi.”
“Nel nostro studio siamo fortunati che sia già disponibile un set di dati relativamente ampio di misurazioni di denti di dinosauro che potremmo usare per addestrare i modelli.”
Come fanno i modelli di machine learning a identificare i fossili di dinosauro?
Ora è arrivato il momento di andare al dunque e capire meglio.
Affinché si potesse iniziare questo studio, i ricercatori hanno prodotto un modello 3d di ciascun dente di quelli ritrovati nel sud Inghilterra come detto ad inizio articolo. Per poterlo fare sono partiti dalla scansione ottenuta con la tecnica della tomografia computerizzata. I modelli di machine learning sono stati addestrati impiegando migliaia di denti di specie diverse di dinosauri. Sono stati utilizzati tre modelli e ogni modello analizza i dati in maniera differente, poi questi dati vengono combinati per fornire l’identità più probabile di ciascun dente. Come detto prima questo è risultato più accurato rispetto ad altri metodi statistici e i ricercatori si sono visti più fiduciosi nel riuscire a classificare i denti non identificati.
Questi modelli sono stati poi applicati a quei denti isolati che non erano stati ancora identificati ed è venuto fuori che la maggior parte di questi campioni apparteneva ai Maniraptorani, in particolare ai Dromeaosauridi. Sono stati poi divisi, i campioni, in tre gruppi in base a forma e dimensione.
Un altro dente è stato anche identificato come troodontide e un altro come terizinosauro. Tuttavia, questi dovevano essere ulteriormente qualificati confrontando la loro forma con i denti noti, poiché non potevano essere identificati dai soli modelli di apprendimento automatico.
Il risultato che è saltato fuori è che l’identificazione di questi due denti spinge indietro di 27 milioni di anni le origini di questi gruppi di dinosauri.
Confermando la presenza di questi gruppi di dinosauri nel Giurassico medio,la ricerca pubblicata supporta anche le teorie secondo cui i maniraptorani avevano già raggiunto una distribuzione mondiale prima che il supercontinente di Pangea iniziasse a disgregarsi circa 170 milioni di anni fa.
Questa disgregazione continentale avrebbe esposto questi dinosauri a una varietà di condizioni ambientali diverse, guidando la loro diversificazione in una gamma di nuove specie.
Questo significa che, man mano che il progresso tecnologico continua e la digitalizzazione renderà disponibile più informazioni per creare dati utili all’addestramento, è altamente probabile che i modelli di machine learning (apprendimento automatico), diventeranno più comuni come metodo per risolvere questioni nel campo della paleonotologia.
Interessante articolo complimenti
Grazie mille Elena, è sempre affascinante scoprire queste nuove ricerche scientifiche!