2016. ápr 26.

Mit mondhatnak a paleontológusok a dinoszauruszok színéről?

írta: BME FTT
Mit mondhatnak a paleontológusok a dinoszauruszok színéről?

A dinoszauruszokról szóló animált természetfilmekben láthatjuk, hogyan néztek ki, hogyan táplálkoztak, harcoltak, gondozták az utódjaikat ezek a lenyűgöző élőlények. De mégis honnan tudják a paleontológusok, hogy milyenek is voltak ezek a 65 millió éve kihalt állatok? Persze, a csontok, lábnyomok, sőt a megkövült ürülékek sok információt nyújtanak a kutatók számára, például az anatómiáról és a táplálkozásról. De mi a helyzet a dinoszauruszok színével? Hiszen a csontok erről nem árulkodnak, és még a nagyon ritkán megkövülő bőr sem őrzi meg a hús-vér élőlény színét. Ennek ellenére a filmekben és könyvekben látható ősállatok a legkülönfélébb színekben tündökölnek. Puszta találgatás lenne mindez, vagy tényleg megtudhatunk valamit a dinoszauruszok színéről? 

0ebf7aaae81519e724dee23fc6ec78fe.jpg

Mély múlt - mély problémák? 

Ennek megválaszolásához indítsunk kicsit távolabbról, és tegyünk fel egy sokkal általánosabb kérdést: tudhatunk-e egyáltalán bármit is a múltról? Elég fura kérdés, hiszen nemigen szoktunk kételkedni abban, hogy tegnap sütött-e a Nap vagy esett-e az eső, netán hogy a mohácsi csatát melyik fél is nyerte. Az előbbi esetben egyszerűen emlékszünk arra, milyen idő volt, amikor reggel kinéztünk az ablakon, míg az utóbbinál számtalan egymástól független írásos emlék tanúskodik a csata kimeneteléről – nem lenne túlságosan ésszerű ezeket az egybevágó bizonyítékokat kétségbe vonni.

De mi a helyzet a múltnak azzal a részével – ez az, amit Martin Rudwick geológiatörténész a mély múlt (deep past) kifejezéssel illet, ebben a bejegyzésben pedig nevezzük őstörténetnek –, amivel kapcsolatban sem a saját emlékeinkre, sem más emberek beszámolóira nem hagyatkozhatunk, mert jóval azelőtt zajlott le, hogy az ember egyáltalán feltűnt volna a színen?

A múlt és a jelen aszimmetriái

Nem nehéz belátnunk, hogy a múltra vonatkozó tudásunk miért problémás. Míg a jelenhez itt és most hozzáférünk, addig a múlthoz nem. Pontosabban megfogalmazva azt mondhatjuk, hogy legalább két episztemológiai probléma merül fel múlt és jelen között. (Az episztemológia/ismeretelmélet a tudással kapcsolatos filozófiai kérdésekkel foglalkozik, és utóbbi olvasatában Derek Turner amerikai biológiafilozófus 2007-es könyvében értekezik róla bővebben - lásd lentebb, a Forrásoknál.)

Az első az, amit a manipulálhatóság aszimmetriájának nevezhetünk. Míg a jelenbe be tudunk avatkozni – ezt teszik a tudósok a kísérletek során –, addig a múlton egyszerűen nem tudunk ilyen beavatkozásokat végezni, nem tudunk kísérletezni múltban történt eseményekkel.

1. kép: a Föld története 24 órában kifejezve

A másik aszimmetria a háttérelméletekkel kapcsolatos, vagyis azokkal az elméletekkel, amelyeket egy adott területen dolgozó tudósok adottnak vesznek a kutatás során. Míg mondjuk a fizika háttérelméletei segítségével a mérnökök egyre pontosabb műszereket képesek tervezni, addig a múltra vonatkozó háttérelméleteink sokkal pesszimistább képet festenek. Rávilágítanak, hogy a bizonyítékok többsége eltűnt és semmilyen reményünk nincs arra, hogy ezekhez valaha is újra hozzáférünk. Ahhoz, hogy például egy csont fosszilizálódjon (vagyis megkövüljön), sok tényező együttállása szükséges – olyan tényezőké, amelyek általában csak speciális szituációkban állnak elő együttesen, például ha az állatot egy iszapcsuszamlás maga alá temeti. Ha nem történik ilyesmi, akkor az állat csontváza a környezeti hatások következtében – geológiai értelemben – egy szempillantásnyi idő alatt eltűnik. A fosszilizáció folyamatára vonatkozó háttérelméleteink tehát megmutatják, hogy csak nagyon szerencsés esetekben marad meg egyáltalán bármi is az elpusztult élőlényekből. 

De vajon milyen mélyek ezek az aszimmetriák, mennyiben teszik lehetetlenné azt, hogy megtudjunk bármit is az őstörténetről, mondjuk a dinoszauruszok színéről?? 

Hiszen vannak olyan természettudományok, amelyek a múlttal foglalkoznak, ilyen például a paleontológia mellett a geológia, részben a kozmológia, az asztrofizika. Ezek a történeti természettudományok komplex módszerek segítségével tesznek állításokat a múltról, sőt, rendkívül precíz és plauzibilis hipotéziseket dolgoznak ki, amelyek nem tűnnek puszta fantáziálás termékének. Valami átverésről lenne itt szó? Vagy az aszimmetriák ellenére mégis van valamilyen esélyük a történeti természettudományoknak?

Módszertani mindenevők

Ennek a kérdésnek a megválaszolásához nézzük meg, hogyan is dolgoznak például a paleontológusok! Adrian Currie kanadai filozófus, egy szellemes kifejezéssel, az úgynevezett módszertani mindenevőséggel (methodological omnivory) jellemzi a történeti természettudományokat (Currie 2015).

Annak érdekében, hogy a tipikusan nem teljes, töredékes adatokból információt nyerjenek ki, a tudósok nem korlátozzák magukat egyetlen módszerre vagy következtetési mintára, hanem metodológiai értelemben innen-onnan is csipegetnek.

Opportunista módon, olyan célorientált episztemikus szerszámként használják a különböző módszereket, amelyek segítségével a lehető legtöbb bizonyítékot generálhatják az adatokból. Egy másik jellegzeteségük, hogy a kutatás során „kutatási állványzatot” húznak fel, tehát a hipotézist lépésről-lépésre építik fel, így az új adatok generálják az új bizonyítékokat, ami miatt ezek mindig csak a korábbi hipotézisek fényében válnak érvényessé.

Színes dinoszaurusztollak - egy példa a mindenevőségre

2010-ben kínai és brit paleontológusok kora krétaidőszaki Sinosauropteryx tollainak mikrostruktúrájáról publikáltak egy érdekes tanulmányt a Nature-ben (Zhang 2010). Ma már viszonylag közismert, hogy sok dinoszarurusz rendelkezett tollakkal, amelyeket nem – vagy nem elsősorban – repülésre használtak, hanem főleg a hőszabályozásban volt szerepük. Mindezidáig azonban a tollak színe rejtély volt és úgy tűnt, hogy nincs is mód ennek kiderítésére. A tanulmány egy új ötletet a gyakorlatba átültetve erre tett kísérletet.   

Zhang és kollégái elektronmikroszkópokkal vizsgálták a tollakban található melanoszómákat, vagyis a pigmenteket raktározó sejtszervecskéket. Mivel a különböző típusú melanoszómák más-más színű pigmenteket tartalmaznak, ezért ha megnézzük a fosszilizálódott tollakban található melanoszómák alakját és konfigurációját, akkor abból következtetéseket vonhatunk le a tollak eredeti színével kapcsolatban. Bár a kérdés maga a paleontológián belül viszonylag jelentéktelen, azóta néhány hasonló rekonstrukció napvilágot látott (4. kép). 

2. kép: Egy, a Zhang és csoportja által vizsgált Confusciornis fosszilizálódott melanoszómái  

Itt egy újabb következtetési lépésre lesz szükség, mivel ehhez a ma is élő madarak tollaiban található melanoszómák színezettségben betöltött szerepét kell megvizsgálnunk. Honnan tudjuk azonban, hogy nem vagyunk elhamarkodottak, amikor a mai madarakat, mint modelleket használjuk fel, hogy következtetéseket vonjunk le 65 millió éve kihalt élőlényekkel kapcsolatban?

Erre a dinoszauruszok és a madarak evolúciós rokonsága ad jó alapot: ezért ezt a következtetési módszert időnként az „élő filogenetikus keret” (extant phylogenetic bracket) kifejezéssel illetik, mivel a kihalt élőlények bizonyos tulajdonságainak rekonstruálásához a ma is élő legközelebbi rokon taxonok képviselőit használják fel modellként. 


3. kép: A filogenetikus keretezés módszere - dinoszauruszok legközelebbi ma is élő rokonait, a madarakat és a krokodilokat használhatjuk modellként bizonyos jellegek rekonstrukciójakor


Továbbá a megtalált dinoszaurusztollak mikrostruktúrája nagyon hasonló a korai madarak fosszilizálódott tollaiéhoz, amely pedig a maiakéhoz, vagyis úgy tűnik, hogy nincsenek kulcsfontosságú különbségek a tollak felépítése tekintetében. 

4. kép: Egy kistermetű dinoszaurusz, az Anchiornis huxleyi rekonstrukciója


Pesszimista és optimista episztemikus fogadások

Úgy tűnik tehát, hogy a paleontológia képes volt a puszta spekuláción túlmutató megállapításokat tenni a dinoszauruszok tollának színezetéről. 

De mi a helyzet a bőrszínnel kapcsolatban? Levonva a tollak színére vonatkozó kutatások tanulságait, vajon melyik esetben teszünk jó episztemikus fogadást? Ha azt mondjuk, hogy a tudomány soha nem lesz képes semmit mondani a dinoszauruszok bőrszínéről (ez a pesszimista jóslat), vagy ha ennek az ellenkezőjét állítjuk (ez pedig az optimista)?

Mindkét oldal mellett erős megfontolások szólnak, és éppen ezért úgy tűnik, hogy a kérdést nem filozófiai érvek, hanem az aktuális tudomány gyakorlata fogja eldönteni. Ahogyan a tollak színével kapcsolatos vita esetében történt, a korábban hozzáférhető bizonyítékok által egyenlő mértékben támogatott rivális elképzelések közül végül az egyik felülkerekedett az új módszerek által nyújtott bizonyítékok fényében.

A bőrszínnel kapcsolatban is számtalan  hipotézis van forgalomban, ezek általában a jelenlegi állatvilágban megfigyelhető jellegzetességekből indulnak ki - sok trópusi környzetben élő hüllő például zöldes vagy barnás színű, ezért sokszor a dinoszauruszokat is ilyennek ábrázolják. Ugyanakkor az élénk színek előnyt jelenthetnek a párválasztáskor, így ez a lehetőség sem kizárható (lásd 5. kép). Számtalan ehhez hasonló hipotézist felállíthatunk arra vonatkozóan, hogy vajon milyen színűek is voltak a dinoszauruszok, azonban az empirikus bizonyítékok - vagyis jelen esetben a megkövült bőrmaradványok - semmit nem mondtak a színekről, ezért bármelyik hipotézist ugyanolyan valószínűséggel fogadhatjuk el. Csak gondoljunk arra, hogy mi lenne, ha a jelenlegi állatvilág színbeli változatosságát kellene kitalálnunk néhány csont alapján!  

5. kép: Lambeosaurus magnicristatus ábrázolása - egyes feltételezések szerint a taraj, élénk színei révén az udvarlásban is segítette az állatot 


Úgy tűnik, hogy a fosszilis rekord jóval több információt,
Carol Cleeland, a témával foglalkozó filozófus kifejezésével élve „füstölgő puskacsövet” – olyan nyomot, aminek a segítségével egy lehetséges oksági történetet tudunk felvázolni – tartalmaz, mint azt korábban hittük (Cleeland 2002). Elképzelhető, hogy valamikor rábukkannak a kutatók olyan nyomokra, amiken haladva a dinoszaruruszok bőrszínéről olyan módon tudnak majd valami érdemlegeset mondani, amiről jelenleg még fogalmunk sincsen.

Óvakodjunk-e az episztemikus szerencsejátékoktól?

Persze megkérdezhetjük, hogy vajon néhány sikertörténet elég-e ahhoz, hogy általánosságban a tudomány mellett tegyük le a tétünket? Ugyanakkor konkrét kérdések, például a dinoszauruszok bőrszíne kapcsán a rivális hipotézisek között esetleges örökre megmaradó döntetlen elég-e a történeti természettudományokra nézve általánosan pesszimista konklúzió levonására? 

Derek Turner 2007-es könyvében egy pesszimista érvet fogalmazott meg, és azt állította, hogy valószínűleg semmit nem tudhatunk meg a dinoszauruszok színével kapcsolatban. Zhangék kutatási erre nagyon hamar rácáfoltak, így Turner okkulva saját kudarcából, egy újabb cikkében amellett érvel, hogy a legésszerűbb az, hogy nem teszünk túlságosan magabiztos episztemikus téteket egyik oldalra sem (Turner 2016). Ha túlságosan magabiztosak vagyunk, könnyen lehet, hogy pórul járunk, mivel úgy tűnik, hogy

a végső szó nem a karosszékből megalkotott filozófiai érveké, hanem a folyamatosan alakuló, új módszereket és modelleket kereső tudományé lesz.

Az, hogy mi tudható meg a múltról, így például a dinoszauruszok színéről, végső soron empirikus kérdés. A szaktudományok filozófiáinak, így a biológia filozófiájának is az ereje éppen abban áll, hogy képesek konceptuális hidat verni az empirikus területek és a filozófiai kérdések között.

Bizonyos tudományos kérdések kapcsán felmerülő fogalmi jellegű kérdéseket tisztáznak, ugyanakkor a filozófia korlátaira is rávilágítanak – a működésben lévő, élő tudományt nem előre adott általános sémák szerint érthetjük meg filozófiailag, hanem körültekintő, az empirikus problémákat komolyan vevő elemzéssel.

Források:

  • Celand, C. (2002). „Methodological and epistemic differences between historical science and experimental science.” Philosophy of Science, 69(3), 474-496.
  • Currie, A. (2015). „Marsupial lions and metholodological omnivory: Function, success, and reconstruction in paleobiology.” Biology and Philosophy, 30.
  • Turner, D. (2007). Making prehistory: Historical science and the scientific realism debate. Cambridge: Cambridge University Press.
  • Turner, D. (2016) „A second look at the colors of the dinosaurs.” Studies in History and Philosophy of Science xxx (2016) 1-9.
  • Zhang, F., Kearns, S. L., Orr, P. J., Benton, M. J., Zhou, Z., Johnson, D., … (2010). „Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds.” Nature, 463, 1075-1078.

A képek forrása:


    A szerző, Bárdos Dániel a BME Tudományfilozófia és Tudománytörténet Doktori Iskolájának másodéves hallgatója. A PTE-n szerzett filozófusi diplomát, már az alapszak óta érdeklődik a biológia filozófiája, elsősorban a paleontológiával kapcsolatos filozófiai kérdések iránt. Kutatási területe a többszintű szelekciós elképzelések, különösen a fajszelekció paleobiológiai modellekben betöltött szerepe, valamint a paleobiológia és az evolúcióelmélet egymáshoz való viszonya. 

    Szólj hozzá

    evolúció biológia filozófia paleontológia ismeretelmélet