Les lions mâles ont généralement une crinière. Les paons mâles ont des plumes de la queue de six pieds de long. Les aigles et les faucons femelles peuvent être environ 30 % plus gros que les mâles. Mais si vous n'aviez que les fossiles de ces animaux pour vous en débarrasser, il serait difficile de dire avec assurance que ces différences étaient dues au sexe des animaux. C'est le problème auquel les paléontologues sont confrontés :il est difficile de dire si les dinosaures aux caractéristiques différentes étaient des espèces distinctes, âges différents, mâles et femelles de la même espèce, ou simplement varié d'une manière qui n'avait rien à voir avec le sexe. Beaucoup de travaux essayant de montrer les différences entre les dinosaures mâles et femelles sont revenus non concluants. Mais dans un nouveau journal, les scientifiques montrent comment l'utilisation d'un autre type d'analyse statistique peut souvent estimer le degré de variation sexuelle dans un ensemble de données de fossiles.

"C'est une toute nouvelle façon de regarder les fossiles et de juger de la probabilité que les traits que nous voyons soient en corrélation avec le sexe, " dit Evan Saitta, chercheur associé au Field Museum de Chicago et auteur principal du nouvel article dans le Journal biologique de la société linnéenne . "Cet article fait partie d'une sorte de révolution plus vaste sur la façon d'utiliser les statistiques en science, mais appliqué dans le contexte de la paléontologie."

À moins que vous ne trouviez un squelette de dinosaure contenant les œufs fossilisés qu'il était sur le point de pondre, ou un cadeau mort similaire, il est difficile d'être sûr du sexe d'un dinosaure individuel. Mais beaucoup d'oiseaux, les seuls dinosaures vivants, varient beaucoup entre les hommes et les femmes en moyenne, un phénomène appelé dimorphisme sexuel. Les cousins ​​des dinosaures, les crocodiliens, montrent aussi un dimorphisme sexuel. Il va donc de soi que chez de nombreuses espèces de dinosaures, les mâles et les femelles seraient différents les uns des autres dans une variété de traits.

Mais toutes les différences chez les animaux d'une même espèce ne sont pas liées à leur sexe. Par exemple, chez l'homme, la taille moyenne est liée au sexe, mais d'autres traits comme la couleur des yeux et la couleur des cheveux ne correspondent pas parfaitement aux hommes par rapport aux femmes. Souvent, nous ne savons pas précisément comment les traits que nous voyons chez les dinosaures sont liés à leur sexe, Soit. Comme on ne sait pas si, dire, les plus grands dinosaures étaient des femelles, ou les dinosaures avec de plus grandes crêtes sur la tête étaient des mâles, Saitta et ses collègues ont recherché des modèles dans les différences entre les individus de la même espèce. Pour faire ça, ils ont examiné les mesures d'un tas de fossiles et d'espèces modernes et ont fait beaucoup de calculs.

D'autres paléontologues ont essayé de rechercher le dimorphisme sexuel chez les dinosaures en utilisant une forme de statistique (appelée test de signification, pour tous les statisticiens) où vous collectez tous vos points de données, puis calculez la probabilité que ces résultats aient pu se produire par pur hasard plutôt que par une cause réelle (comme la façon dont les médecins déterminent si un nouveau médicament est plus utile qu'un placebo). Ce genre d'analyse fonctionne parfois pour de gros, nettoyer les ensembles de données. Mais, dit Saitta, "avec beaucoup de ces tests de dinosaures, nos données sont assez mauvaises" - il n'y a pas beaucoup de spécimens fossiles, ou ils sont incomplets ou mal conservés. En utilisant des tests de signification dans ces cas, Saitta argumente, entraîne beaucoup de faux négatifs :comme les échantillons sont petits, il faut une quantité extrême de variation entre les sexes pour déclencher un résultat de test positif. (Les tests de signification ne sont pas seulement une considération pour les paléontologues - les inquiétudes concernant une "crise de réplication" ont tourmenté les chercheurs en psychologie et en médecine, où certaines études sont difficiles à reproduire.)

Au lieu, Saitta et ses collègues ont expérimenté une autre forme de statistiques, appelées statistiques de la taille de l'effet. Les statistiques sur la taille de l'effet sont meilleures pour les ensembles de données plus petits, car elles tentent d'estimer le degré de différences entre les sexes et de calculer l'incertitude de cette estimation. Cette méthode statistique alternative prend en compte les variations naturelles sans considérer le dimorphisme, car de nombreux dimorphismes sexuels noirs ou blancs peuvent être subtils. Le co-auteur Max Stockdale de l'Université de Bristol a écrit le code pour exécuter les simulations statistiques. Saitta et ses collègues ont téléchargé des mesures de fossiles de dinosaures dans le programme, et il a produit des estimations du dimorphisme de la masse corporelle et des barres d'erreur dans ces estimations qui auraient simplement été rejetées à l'aide de tests de signification.

« Nous avons montré que si vous adoptez ce changement de paradigme dans les statistiques, où vous essayez d'estimer l'ampleur d'un effet, puis de placer des barres d'erreur autour de cela, vous pouvez souvent produire une estimation assez précise de la variation sexuelle même lorsque les sexes des individus sont inconnus, " dit Saitta.

Par exemple, Saitta et ses collègues ont découvert que chez le dinosaure Maiasaura, les spécimens adultes varient beaucoup en taille, et les analyses montrent que celles-ci sont plus susceptibles de correspondre à des variations sexuelles que les différences observées chez d'autres espèces de dinosaures. Mais alors que les données actuelles suggèrent qu'un sexe était environ 45% plus gros que l'autre, ils ne peuvent pas dire si les plus gros sont des mâles ou des femelles.

Bien qu'il reste encore beaucoup de travail à faire, Saitta se dit ravi que les simulations statistiques aient donné des résultats aussi cohérents malgré les limites des données fossiles.

"La sélection sexuelle est un moteur d'évolution tellement important, et se limiter à des approches statistiques inefficaces nuit à notre capacité à comprendre la paléobiologie de ces animaux, " dit-il. " Nous devons tenir compte des variations sexuelles dans les archives fossiles. "

"Je suis heureux de jouer un petit rôle dans cette sorte de révolution statistique, " ajoute-t-il. " Les statistiques de taille d'effet ont un impact majeur pour la recherche psychologique et médicale, donc l'appliquer aux dinosaures et à la paléontologie est vraiment cool."