Можно ли легко отличить самца протоцератопса от самки?

Анатомические и поведенческие различия отличают самцов и самок у многих современных и вымерших животных. Например, у самцов павлинов большой и яркий хвост, тогда как самки меньше и менее ярко окрашены. У самцов львов есть грива, и они крупнее самок. У самцов благородного оленя есть рога, которых нет у самок. Это явление называется половым диморфизмом и является продуктом полового отбора. Это ключевой фактор успеха размножения у многих видов, как изначально отмечал Дарвин.

Несмотря на очевидный половой диморфизм у некоторых современных животных, его сложно идентифицировать у вымерших организмов, таких как динозавры, часто из-за очень малого размера выборки. Иметь несколько ископаемых черепов разной морфологии (гребень или рога) и связывать их с половыми различиями — довольно поспешно. Например, гипотетические самцы и самки гадрозавров (Parasaurolophus или Lambeosaurus) позже оказались видами, разделёнными во времени и пространстве. Вариации в количестве шевронных костей (V-образных костей под хвостовыми позвонками) у Tyrannosaurus, ранее приписываемые половым различиям, на самом деле являются продуктом неполовой изменчивости.

Цератопсы, известные как «рогатые динозавры», — ещё одна группа, для которой палеонтологи предполагали половой диморфизм. Protoceratops andrewsi — хорошо известный цератопс из позднего мела пустыни Гоби (Монголия), обнаруженный почти век назад во время экспедиций Американского музея в 1920-х годах. Это небольшое (<2 м в длину) четвероногое животное с черепом, имеющим тонкий костный воротник над шеей, но без крупных рогов, характерных для цератопсид, таких как Triceratops. Было найдено более сотни хорошо сохранившихся черепов и скелетов (многие — на разных стадиях жизни), что даёт много информации о палеоэкологии и палеобиологии. Этот большой размер выборки позволяет статистически проверить, действительно ли различия в форме черепа могут быть связаны с полом.

Ещё в 1975 году Питер Додсон использовал измерения 24 черепов для изучения роста Protoceratops и возможного полового диморфизма. Он присвоил полу каждого образца на основе его положения на графиках рассеяния (выше или ниже линии тренда). На основе этого анализа Додсон предположил, что у самцов Protoceratops был более широкий и высокий воротник, более широкий череп над глазами и более высокий носовой бугор, чем у самок. Этот анализ был весьма продвинутым для своего времени, но учитывая развитие статистических методов, морфометрии и вычислительной мощности, а также открытие многих новых окаменелостей, мы решили снова взглянуть на проблему.

Геометрическая морфометрия — подходящий метод для анализа различий формы и размера между группами животных. В то время как предыдущая работа использовала базовые измерения, мы оцифровали форму 29 черепов в виде сверху и сбоку на основе фотографий. Мы отнесли черепа к самцам или самкам, используя ранее описанные критерии. Геометрическая морфометрия позволяет изучать вариацию формы внутри выборки, захватывая общую геометрию (вместо линейных измерений) биологических структур с помощью простых анализов. Как мы можем обнаружить информацию о форме? Это просто: достаточно оцифровать точки на изображениях (называемые ландмарками) на гомологичных анатомических структурах для всех черепов (в нашем случае) в виде сверху и сбоку. Таким образом, мы получаем большую выборку, состоящую из геометрий, представляющих форму черепа.

Мы задались вопросом: если у самцов и самок разная форма черепа, можем ли мы отличить две группы с помощью геометрической морфометрии и статистических тестов?

Мы нанесли все образцы на график X-Y. Один график для особей Protoceratops в виде сбоку и другой — для особей в виде сверху. Мы называем эти графики X-Y «морфопространством», потому что они представляют вариацию формы образцов в пространстве. Эти два графика показали, что самцы и самки перекрывают друг друга; две группы не разделены на графиках. Это говорит о том, что самцы и самки обладают схожей формой черепа. Более того, мы использовали статистические тесты, чтобы проверить, является ли то, что мы видим на графиках, статистически надёжным, и, следовательно, обосновано ли различие формы между самцами и самками.

Независимо от того, как мы строили или анализировали данные, мы не смогли найти чёткого, статистически значимого различия между самцами и самками. Поэтому мы считаем, что ранее предложенные критерии не подходят для лёгкого различения двух полов у Protoceratops andrewsi. Высота и ширина воротника, а также ширина черепа над глазами не являются признаками, различающими пол, в нашей выборке. Наличие рога над носом, по-видимому, частично связано с половым диморфизмом, хотя это свидетельство не является чётко выраженным.

Мы предполагаем, что вариация формы черепа, ранее интерпретировавшаяся как половой диморфизм, на самом деле связана с изменениями формы, происходящими во время роста животного, а также, возможно, с вариацией формы среди взрослых особей этого цератопсового динозавра. Возможно, новые окаменелости дадут шанс подтвердить или опровергнуть наши результаты.

Это гостевой пост Леонардо Майорино, палеонтолога позвоночных, особенно интересующегося эволюцией черепа у рогатых динозавров. Лео руководил недавним исследованием, опубликованным в PLOS ONE.