In een recent onderzoek hebben wetenschappers op felle wijze de resultaten van een eerder onderzoek onderuit weten te halen. Het onderwerp betreft de Spinosaurus; een dinosaurus met compacte botten die van zowel vis als water hield. Voorgaand onderzoek beweerde dat dit vooral een zwemmer geweest moet zijn. Nu blijkt dat de gebruikte meetmethode uiteindelijk de wetenschap op het verkeerde been heeft gezet: de dinosaurus lijkt toch écht meer op een prehistorische reiger.
Onderzoekers hebben soms tegenovergestelde theorieën, waarbij ze soms data verzamelen op verschillende manieren met verschillende technieken. Niet alleen dat; ook de analyse en interpretatie van de data achteraf kan net even iets anders zijn. Daarom is het soms nodig dat wetenschappers het werk van anderen bestuderen, evalueren en vervolgens bevestigen óf verwerpen. Kijk bijvoorbeeld naar het verhaal van Edward Drinker Cope; een Amerikaanse palaeontoloog die in 1869 de dinosaurus Elasmosaurus beschreef als een dier met een korte nek en een lange staart. Andere wetenschappers vonden dit een zeer merkwaardige conclusie. Niet veel later bleek dan ook dat hij een fout had gemaakt: hij had per ongeluk de nek- en staartbotten met elkaar verwisseld.
Moderne variant
Inmiddels zijn we aangekomen bij een moderne variant van dit verhaal. Zo wordt er al jarenlang een felle discussie gevoerd over de dinosaurussoort Spinosaurus aegyptiacus. Dát deze dinosaurussoort dol was op vis is inmiddels een onbetwist feit, maar het gaat in de discussies vooral over de manier waarop de dinosaurus die vis ving. Sommige wetenschappers zijn ervan overtuigd dat de dinosaurus een diepzeeduiker was, waarbij deze zijn zware botten inzette als ballast om zichzelf onder water te houden. Andere wetenschappers beweren juist dat Spinosaurus aegyptiacus vooral in rivieren bleef staan, om zo – net als een reiger – de vissen uit het water te plukken.
Het verhaal begint dan ook in 2014, toen het team van Paul Sereno als eerste suggereerde dat de dinosaurus waarschijnlijk de reiger-theorie volgde. Zes jaar later, in 2020, kwam de andere theorie naar boven: er werd aangetoond door het onderzoeksteam van Matteo Fabbri dat Spinosaurus lange staartbotten zou hebben gehad waarmee deze uiteindelijk kon zwemmen als een paling. Even later, in 2022, deed Fabbri daar nog een schepje bovenop: op basis van de botdichtheid van Spinosaurus concludeerde hij dat het dus een echte zwemmer moet zijn geweest. De discussie leek eindelijk beslecht, een spectaculair resultaat! Inmiddels komt het team van Sereno weer om de hoek kijken, gewapend met een nieuw onderzoek. Hun conclusie: de gevonden resultaten van Fabbri houden geen stand. Een analyse van het aangevoerde bewijs onthult namelijk dat er nogal wat aan te merken valt op de gebruikte onderzoeksmethode en de interpretatie van de verkregen data. Dat is te lezen in het blad PLOS ONE.
Algoritme
Paul Sereno heeft dus meegewerkt aan het nieuwe onderzoek. Hij vertelt aan Scientias.nl: “We hadden dunne laagjes van de botten (van de Spinosaurus, red.) gehaald om hier uiteindelijk berekeningen mee te kunnen doen. Ons oorspronkelijke doel was dan ook om de resultaten uit het eerdere onderzoek te repliceren. Echter ontdekten we al snel een hoop factoren waardoor de resultaten erg konden verschillen. Deze verschillen waren zo groot dat ze de eerdere conclusies ondermijnden.”
Voor het onderzoek zijn de wetenschappers terug gegaan naar de basis: was dit wel de beste manier om de botdichtheid te onderzoeken? Of kon het beter? Bijvoorbeeld door de botten op een andere manier open te snijden of er bewust voor te kiezen botten van meerdere individuen in het onderzoek mee te nemen? Paul Sereno licht toe: “De manier waarop je data verzamelt en analyseert kan uiteindelijk de resultaten flink beïnvloeden. Kijk bijvoorbeeld naar dit bottenonderzoek: snij je een klein laagje van een bot af om hier vervolgens een foto van te ontwikkelen, of maak je gebruik van een CT-scanner? Beide manieren zullen andere resultaten opleveren. Deze resultaten komen na het digitaliseren, waarbij er een soort zwart-wit foto geproduceerd wordt. Ook dan is er sprake van een belangrijke vervolgvraag: welke grijstinten zie je als ‘wit’ en welke als ‘zwart’? Heb je eventuele botbreuken gerepareerd? Al deze keuzes veroorzaken uiteindelijk variaties in het bepalen van de dichtheid van de botten.”
Het team van Sereno besloot dan ook om direct onderzoek te doen naar de gebruikte methode van Fabbri. Hiervoor hebben ze samengewerkt met het onderzoeksteam van Nathan Myhrvold. Tijdens dit proces viel het Sereno en Myhrvold op dat er iets mis leek te zijn met de manier van analyseren, genaamd phylogenetic flexible discriminant analysis (pFDA). Bij deze techniek wordt er een algoritme getraind met een hoop data van andere (dinosaurus)soorten waarvan de levensstijl inmiddels wel goed is vastgelegd. Dit algoritme kan vervolgens gebruikt worden om meer te weten te komen over de nog onbekende levensstijl van een andere dinosaurussoort. Myhrvold merkt op: “Er is echter een groot probleem met deze manier van analyseren; hij werkt alleen goed als je gebruik maakt van de juiste trainingsdata, zoals soortgelijke dinosaurussoorten. Daarbij is het heel belangrijk dat de gebruikte trainingsdata voldoet aan specifieke statistische voorwaarden. Uit onze nabeschouwing blijkt dat het onderzoek hier geen gebruik van maakt.” Sereno vult aan: “Toen we de data (van Fabbri, red.) bekeken viel het ons op dat er geen sprake was van een normale verdeling. Daarnaast was het ook zo dat data van sommige relevante soorten weggelaten was. In de praktijk kan je dit niet zomaar doen; het weglaten gaat hoe dan ook de resultaten een bepaalde kant op duwen.” In andere woorden: de data van Fabbri is simpelweg onbetrouwbaar.
Meten is weten
De resultaten van het onderzoek zijn belangrijk, omdat deze de gevaren van pFDA en andere brede statistische analysemethoden blootlegt. Uit het onderzoek blijkt dat het belangrijk is om consistente en objectieve criteria in te stellen om ervoor te zorgen dat eventuele verkregen resultaten relevant zijn. Zo wijzen de onderzoekers erop dat er goed nagedacht moet worden over welke soorten wel en niet meegenomen mogen worden en hoe deze onderling in gedrag verschillen. Niet alleen dat: nu bewezen is hoe onbetrouwbaar pFDA in werkelijkheid kan zijn, zullen dus alle vorige onderzoeken die gebruik hebben gemaakt van pFDA nogmaals onderzocht moeten worden. Sereno voegt toe: “De meest verrassende vondst heeft toch wel echt te maken met de manier waarop veel van deze wetenschappers hun botmonsters verzamelen. Zo wordt er heel vaak gebruik gemaakt van single sections om bepaalde conclusies te trekken in plaats van betere verzameltechnieken.” En misschien nog wel het meest verbazingwekkendste: vaak worden dezelfde botmonsters ook gebruik voor het bepalen van de botdichtheid. Het grote gevaar hiervan is dat een onderzoek zich uiteindelijk te veel richt op één gedeelte van het bot – en dus niet genoeg informatie verzameld over het bot als geheel.
“We zijn ervan overtuigd dat Spinosaurus extra sterke botten nodig had om zijn gewicht te ondersteunen,” sluit Sereno af. “Spinosaurus had de kracht om midden in een rivier te staan om zo op vissen te jagen. Door zich sterk vast te houden aan de rivierbodem dreef de dinosaurus niet weg. Ik denk zeker dat Spinosaurus zich in ondiep water kon begeven – diep genoeg om z’n staart de ruimte te geven. Denk hierbij aan ongeveer drie meter diep. Echter is dit iets anders dan een diepzeedinosaurus. Uit de data blijkt inmiddels toch echt dat Spinosaurus absoluut niet zo diep onder water op vissen kon jagen.”
