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公狮子通常有鬃毛。公孔雀有六英尺长的尾羽。雌鹰和雄鹰比雄鹰大30％。但是，如果只剩下这些动物的化石，就很难自信地说这些差异是由于动物的性别造成的。那就是古生物学家面临的问题：很难说出具有不同特征的恐龙是分开的物种，不同的年龄，同一物种的雄性还是雌性，或者只是以与性别无关的方式发生变化。许多试图表明雌雄恐龙之间差异的工作尚未得出结论。但是，在一篇新论文中，科学家们展示了如何使用另一种统计分析方法通常可以估算化石数据集中的性变异程度。

如何用数学检验恐龙的性别差异

芝加哥菲尔德博物馆的研究员，《新生物》杂志的主要作者埃文·赛塔（Evan Saitta）说：“这是一种全新的看待化石和判断我们所看到的特征与性别相关的可能性的新方法。” 社会。“这篇论文是关于如何在科学中使用统计数据的大规模革命的一部分，但适用于古生物学。”

除非您发现包含即将下蛋的化石蛋的恐龙骨骼，或类似的死亡礼物，否则很难确定单个恐龙的性别。但是许多鸟类是唯一的活着的恐龙，男女之间的平均差异很大，这种现象称为性二态性。恐龙的堂兄弟鳄鱼也表现出性二态性。因此，有理由认为，在许多恐龙物种中，雄性和雌性在各种特征上会彼此不同。

但是，并非同一物种动物的所有差异都与性别有关。例如，在人类中，平均身高与性别有关，但其他特征（如眼睛颜色和头发颜色）并不能很好地映射到男性和女性之间。我们经常也不确切地知道我们在恐龙中看到的特征与它们的性别之间的关系。既然我们不知道大型恐龙是雌性的，还是头部顶大的恐龙是雄性的，所以Saitta和他的同事们在寻找同一物种个体之间差异的模式。为此，他们检查了一堆化石和现代物种的测量值，并进行了大量数学运算。

其他古生物学家试图通过收集所有数据点的一种统计形式（称为显着性检验，对于所有您统计的书呆子）来寻找恐龙的性二态性。然后计算出这些结果可能是纯偶然性而非实际原因（例如，医生如何确定一种新药是否比安慰剂有帮助）的可能性。这种分析有时适用于大型，干净的数据集。但是，塞伊塔说，“在许多此类恐龙测试中，我们的数据非常糟糕” –没有很多化石标本，或者它们不完整或保存不善。Saitta认为，在这些情况下使用显着性检验会导致很多假阴性：由于样本很小，因此两性之间的极端差异会触发阳性检验结果。（重要性测试不仅是古生物学家考虑的问题-对“复制危机”的担忧困扰着心理学和医学领域的研究人员，

相反，Saitta和他的同事尝试了另一种形式的统计数据，称为效应量统计。效果大小统计信息对于较小的数据集更好，因为它试图估计性别差异的程度并计算该估计中的不确定性。这种替代的统计方法会考虑自然变化，而不会观察到双态性，因为许多黑白性双态性可能很微妙。布里斯托大学的合著者Max Stockdale编写了运行统计仿真的代码。Saitta和他的同事将恐龙化石的测量结果上载到了程序中，它得出了体重二态性和误差线的估计值，而这些估计值仅通过显着性检验就可以忽略掉。

“我们表明，如果您在统计中采用这种范式转换，尝试估算某种效应的大小，然后在其周围加上误差线，那么即使个体的性别是未知”，Saitta说。

例如，Saitta和他的同事发现，在恐龙Maiasaura中，成年标本的大小相差很大，并且分析表明，与其他恐龙物种中的差异相比，它们更可能对应于性别变异。但是，尽管目前的数据表明，一种性别比另一种性别大45％，但他们无法确定较大的性别是男性还是女性。

尽管还有很多工作要做，但塞伊塔说，尽管化石数据有限，但统计模拟仍能提供如此一致的结果，他感到很兴奋。

他说：“性选择是进化的重要驱动力，将自己局限于无效的统计方法会损害我们了解这些动物古生物学的能力。” “我们需要考虑化石记录中的性别差异。”

他补充说：“我很高兴在这种统计革命中发挥很小的作用。” “效应量统计对心理和医学研究具有重大影响，因此将其应用于恐龙和古生物学确实很酷。”

椎间盘连接椎骨并赋予脊柱移动性。椎间盘由软骨纤维环和胶状核作为缓冲液组成。一直认为只有人类和其他哺乳动物才有光盘。在波恩大学的领导下的一个研究小组现在发现了一个误解：即使霸王龙也可能遭受了椎间盘滑脱的困扰。结果现已发表在《科学报告》杂志上。

现今的蛇和其他爬行动物没有椎间盘。相反，它们的椎骨与所谓的球窝关节相连。在此，类似于人的髋关节，椎骨的球形端面装配到相邻椎骨的杯状凹陷中。在它们之间有软骨和滑液以保持关节活动。这种进化的构造对当今的爬行动物很有用，因为它可以防止可怕的椎间盘滑脱，后者是由于椎间盘的某些部分滑入椎管而引起的。

恐龙研究如何帮助医学

波恩大学地球科学研究所古生物学家Tanja Wintrich博士说：“我很难相信古老的爬行动物没有椎间盘。” 她注意到，大多数恐龙和古代海洋爬行动物的椎骨看起来与人类的椎骨非常相似-也就是说，它们没有球窝关节。因此，她想知道灭绝的爬行动物是否具有椎间盘，但在进化过程中是否用球窝关节“替换”了它们。

来自长颈恐龙“ Arapahoe”的躯干的椎骨：该恐龙骨骼长27毫米，是欧洲有史以来最长的骨骼，目前在波恩的科尼希博物馆中展出。在卷尺旁边可以看到两个椎骨之间的球窝连接。图片提供：马丁·桑德（Martin Sander）/波恩
恐龙椎骨与今天还活着的动物的比较

为此，由Tanja Wintrich领导的研究人员小组在科隆大学和TU Bergakademie Freiberg的参与下，以及来自加拿大和俄罗斯的研究人员对总共19种不同的恐龙，其他灭绝的爬行动物和仍然活着的动物进行了研究。今天。研究人员得出结论，椎间盘不仅存在于哺乳动物中。为了进行这些研究，使用各种方法分析了仍处于连接状态的椎骨。

出乎意料的是，温特里奇博士现在还能够证明，在这种古老的标本中几乎总是保存着软骨甚至椎间盘的其余部分，包括海洋爬行动物，如鱼龙和恐龙，例如霸王龙。然后，她追踪了沿陆生动物家谱的椎骨之间的软组织的演化，这是3.1亿年前分裂成的哺乳动物系以及恐龙和鸟类系。

侏罗纪早期（1.8亿年前）来自德国南部霍尔兹马登的鱼龙脊柱一部分的薄片。埋在海床中的细小分层污泥中可确保良好的保存，其中还包括椎骨之间的椎间盘残留物。图片提供：Tanja Wintrich / Uni Bonn
椎间盘在进化过程中出现了几次

以前不知道椎间盘是一个非常古老的特征。研究结果还表明，椎间盘在不同动物的进化过程中进化了几次，并且在爬行动物中可能两次被球窝关节所取代。温特里希博士说：“之所以要更换椎间盘，可能是因为它比球窝关节更容易受到损坏。” 尽管如此，哺乳动物始终保留椎间盘，重复了他们熟悉的模式，即它们的进化灵活性相当有限。“这种认识也是至关重要的人的医学认识。在人体 并不是完美的，它的疾病反映了我们悠久的进化历史。”波恩大学的古生物学家Martin Sander教授补充道。

在研究方法方面，研究小组不仅借鉴了古生物学，而且还借鉴了医学解剖学，发育生物学和动物学。在显微镜下，用石锯切割恐龙骨骼，然后非常细地研磨，可提供与现存动物固定和包埋组织的组织学切片相当的信息。这样就可以弥合长期的发展过程并确定发展过程。桑德教授说：“关节的软骨甚至是椎间盘本身可以存活数亿年，这真是令人惊讶。”

在二叠纪最古老的海洋爬行动物类中龙（2.9亿年历史）的光学显微镜下，脊柱的薄片。图片底部的两个椎骨之间的间隙包含椎间盘前体的残留物。偏光产生明亮的色彩，并显示出骨组织的类型和软骨的附着。图片提供：Tanja Wintrich / Uni Bonn
现在在波恩大学解剖学研究所工作的Wintrich博士对各个领域之间的合作感到高兴，这些合作使最初的跨学科理解成为可能：“我们发现，即使霸王龙也无法防止滑倒光盘。” 然后，只有鸟类状的掠食性恐龙才进化出球窝关节和鞍状关节，如今在鸟类中仍然可见。同样，这种球窝关节对于最大的恐龙（长颈恐龙）的脊柱稳定性具有决定性的优势。

古生物学与医学之间的桥梁在德国是开创性的。没有参与这项新研究的波恩大学解剖学家Karl Schilling博士报告说：“相比之下，在美国，恐龙研究人员和进化生物学家经常密切参与医学培训，尤其是解剖学和胚胎学。这为年轻的医生提供了一种观点，这种观点在迅速变化的环境中变得越来越重要。”

从em到啄木鸟，现代鸟类的头骨形状和大小均表现出显着的多样性，通常被认为是由于白垩纪在6600万年前灭绝了白垩纪末期非鸟类恐龙表亲而导致的物种灭绝而突然加速进化的结果。伦敦大学学院的Ryan Nicholas Felice于2020年8月18日在开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项研究表明，情况并非如此。在对鸟类头骨形态的最详细的研究中，费利斯和一个国际研究小组表明，与非禽类恐龙相比，鸟类的进化速度实际上放慢了。

研究人员使用高维3D几何形态计量学以前所未有的方式绘制了354种活体和37种灭绝的鸟类和非鸟类恐龙的形状图，并进行了系统发育分析，以测试鸟类起源后进化速度的变化。他们发现，非禽类恐龙的颅骨所有区域的进化都比鸟类更快，但是某些区域在特定谱系中显示出快速的进化脉动。

恐龙灭绝后鸟类颅骨进化减慢

例如，在非禽类恐龙中，颚关节的快速进化变化与饮食的变化有关，而颅骨顶的加速进化发生在带有角饰或角饰等骨质装饰的血统中。在鸟类中，头骨发展最快的部分是喙，作者将其归因于对不同食物来源和喂养策略的适应。

这组作者说，与非禽类恐龙相比，鸟类的总体进化速度较慢，这使人们质疑一个长期存在的假设，即现代鸟类所见的多样性是白垩纪末期物种灭绝事件后作为适应性辐射的一部分而迅速进化的结果。

终于对有史以来第一个完整的恐龙骨骼进行了详细的研究，并在恐龙家族树中找到了它的位置，从而完成了一个半个多世纪以前开始的项目。

这种恐龙的骨骼，被称为蛇龙，是160多年前在多塞特郡西部的侏罗纪海岸采集的。它的化石岩石大约有1.93亿年的历史，接近恐龙时代的曙光。

这个非凡的标本-有史以来第一个完整的恐龙骨骼-被送到大英博物馆的理查德·欧文（Richard Owen），这个人发明了恐龙这个词。

那么，欧文对此做了什么？他发表了两篇有关其解剖学的简短论文，但许多细节未得到记录。欧文并未重建该动物，因为它可能已经出现在生命中，也没有试图了解它与当时其他已知恐龙的关系。简而言之，他在当时的文学作品中“重新埋葬”了它，因此至今一直存在：已知的，模糊的和被误解的。

最后发现的第一个完整的恐龙骨骼终于准备好了

在过去的三年中，来自剑桥大学地球科学系的David Norman博士一直在努力完成欧文开始的工作，准备了对剑龙骨骼的详细描述和生物学分析，而原骨架保存在《自然历史》中伦敦博物馆，以及布里斯托尔市博物馆和剑桥塞奇威克博物馆的其他标本。

诺曼的研究结果作为四项独立研究发表在伦敦林奈学会的动物学杂志上，不仅重建了棘龙的生活模样，而且揭示了它是甲龙的早期祖先，甲龙是装甲的“坦克”。白垩纪晚期。

一个多世纪以来，恐龙主要根据其髋骨的形状进行分类：它们是蜥脚类动物（“蜥蜴臀部”）或鸟嘴兽（“鸟臀部”）。

然而，在2017年，诺曼和他的前博士学位 学生Matthew Baron和Paul Barrett认为，这些恐龙家族的分组需要重新排列，重新定义和重新命名。在《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员认为，鸟类有嘴恐龙和蜥蜴有嘴恐龙（例如霸王龙）是从一个共同的祖先演化而来的，有可能颠覆一个世纪以上有关恐龙进化史的理论。

他们关于恐龙关系的工作中出现的另一个事实是，最早的鸟类鸟类最早出现在侏罗纪早期。剑桥基督学院院士诺曼说：“剑龙就是这样的恐龙，代表的物种出现在或接近于鸟嘴兽的进化’出生’。” “鉴于这种情况，实际上对剑龙有什么了解？答案很少！”

诺曼现在完成了对棘龙所有已知物质的研究，他的研究显示了许多开创性的东西。

诺曼说：“没有人知道头骨的后边缘有角。” “它的几条骨头从未在其他恐龙中被发现过。从骷髅骨头的粗糙纹理可以清楚地看出，在生活中，它被坚硬的角质ute子所覆盖，有点像the子表面上的sc子。实际上，它的整个身体都受到皮肤的保护，皮肤上固定了许多螺柱状的骨钉和盘子。”

现在已经了解了其解剖结构，现在可以检查剑龙在恐龙家谱中的位置。几十年来，它一直被认为是包括剑龙在内的早期成员，其中包括剑龙，其脊柱上有巨大的骨板和尖刺的尾巴；以及甲龙，是恐龙时代装甲的“坦克”。这是由于对蛇龙的解剖学了解不足。现在看来，龙骨龙仅是甲龙的祖先。

诺曼说：“不幸的是，在恐龙早期研究的关键时刻发现的如此重要的恐龙从未得到适当描述。” “现在-终于！-已进行了详细描述，并提供了有关早期恐龙的生物学及其潜在关系的许多新的和出乎意料的见解。令人遗憾的是，这项工作没有提早完成，但正如他们所说的，后期做得更好。从未有过。”