Brusatte a spol. analyzují rychlost morfologické evoluce na přechodu od neptačích dinosaurů k ptákům. Autoři se tak snaží otestovat hypotézu G. G. Simpsona, podle které je vznik nového tělního plánu doprovázen "vlnami" zrychlené morfologické evoluce.
1. Fylogenetická analýza – matice a metodologie
Základ jejich studie tvoří značně rozšířená verze datové matice TWG (Theropod Working Group). Ta je dlouhodobým – nyní již zhruba 20-letým – projektem skupiny výzkumníků soustředěné okolo American Museum of Natural History. Během těchto dvaceti let se matice postupně rozrůstala, až donedávna se ale stále potácela okolo 350 znaků. S prvním velkým rozšířením přišli Turner et al. (2012), kteří TWG zkombinovali s ptačí datovou maticí Clarke et al. (2006) a dostali se tak na celkových 474 znaků. (Viz ale recenzi této studie od Mickey Mortimerové, podle které se spojení obou matic autorům úplně nepovedlo a mnohá chybějící data ve výsledné supermatici chyběla zcela zbytečně.) Brusatte a spol. ale zacházejí ještě daleko dále: nejenže rozšířili matici na celkových 853 znaků, se kterými už konkuruje Megamatrici Andrey Cau'a, ale také významně zvýšili její taxon sampling. Ke vzorku Turnera a spol. Brusatte et al. (2014) přidávají hned 41 nových taxonů a jejich celkový počet tak zvyšují na 152. Zde dokonce Brusatte a spol. Megamatrici výrazně překonávají – ta ve své poslední publikované verzi (Lee et al. 2014) zahrnovala "jen" 120 taxonů z celého kladu Theropoda, zatímco nová studie se omezuje na celurosaury. S výjimkou dvou loni popsaných paravianů – eosinopteryga a aurornise (Godefroit et al. 2013a,b) – se na tomto přírůstku podílejí čistě bazální zástupci celurosaurů, jako jsou tyrannosauroidi nebo ornitomimosauři. Zatímco předchozí verze TWG matice se zaměřovaly na příbuzenství v rámci paravianů (tj. mezi dromeosauridy, troodontidy a avialami), Brusatte a spol. pokrývají celurosaury daleko uniformněji. Zatímco kódování paravianů nebylo změněno téměř vůbec a kódování non-paravianních maniraptorů jen málo, na kódování bazálních celurosaurů si autoři dali záležet – důkladně jej překontrolovali a v případě potřeby změnili. Konečně 5 taxonů žijících ptáků bylo kódováno "konzervativně", což znamená, že všechny znaky, kde jsou přesné homologie s bazálními celurosaury nejisté (jako je tomu např. u kůstek v ptačím zápěstí), byly kódovány jako neznámé.
Brusatte a spol. pro svou analýzu používají metodu maximální parsimonie, která podle očekávání odkryla velké množství optimálních (nejkratších) stromů. Svou analýzu znakové evoluce autoři zakládají na jediném náhodně vybraném stromu z tohoto vzorku, a její robustnost vůči fylogenetické nejistotě ověřují tím, že jí zopakují pro 9 dalších náhodně vybraných stromů. Bayesovská analýza, která poskytuje vzorek aposteriorního rozdělení (tj. tisícovky stromů, které sice nejsou optimální, ale mají k optimu blízko), by byla pro tyto účely zřejmě vhodnější. Bayes by navíc umožnil odhadnout fylogenezi a její dataci současně (a to tak, že nejistota ve fylogenezi by byla vyintegrována při odhadu datace, a nejistota v dataci vyintegrována při odhadu fylogeneze), zatímco strom vzešlý z analýzy metodou nejvyšší parsimonie je třeba datovat v odděleném kroku pomocí jedné ze specializovaných škálovacích (time-scaling) metod (viz např. Bapst 2014 nebo nedávný článek o tip-dating metodách zde na blogu). Tuto výhodu bayesovského přístupu nedávno demonstrovali Lee et al. (2014) ve studii, o které budu ještě muset napsat více.
1.1 Fylogenetické výsledky
V hlavních rysech je kladogram Brusatteho a spol. konzervativní. Nejbazálnějším celurosaurem (a jediným zástupcem této skupiny, který stojí mimo Tyrannoraptora) je Bicentenaria (na blogu viz zde), která si zde ve srovnání s původní analýzou Novase a spol. (2012) prohodila místo s tugulusaurem. V pěkné ukázce toho, jak vzácné jsou robustní výsledky v analýzách s velkým objemem chybějících dat, označují autoři bazální pozici bisentenárie za "well-supported" (Brusatte et al. 2014: S13), přestože její jackknife* je roven 65% a rozkladový index 2 – na stromě s celkovou délkou 3360 kroků! Tugulusaurus a Zuolong spolu s tyrannosauroidy a maniraptoriformy tvoří polytomii u báze Tyrannoraptora. Nerozřešené zůstávají příbuzenské vztahy na bázi maniraptoriformů (mezi kompsognátidy, ornitolestem, maniraptory a ornitomimosaury), maniraptorů (mezi terizinosaury, alvarezsauroidy a pennaraptory) a eumaniraptorů (mezi dromeosauridy, troodontidy a avialami). Stejně jako Megamatrice a na rozdíl od analýzy Turnera a spol. (2012) nová fylogeneze podporuje velmi široký rozsah tyrannosauroidů, do kterých spadají klady Coeluridae (Coelurus, Tanycolagreus) i Proceratosauridae (Guanlong a příbuzní, více zde) stejně jako opeřený Dilong. Podpora pro tyrannosauroidní příslušnost dilonga a proceratosauridů už je přitom skutečně slušná; jackknife zde činí 82%. Nqwebasaurus vyšel stejně jako v Choiniere et al. (2012) na pozici nejbazálnějšího ornitomimosaura.
*Jackknife je metoda, která pomáhá odhadnout nejistotu v situaci, kdy analýzu nelze jednoduše zopakovat nad jinými vzorky stejné velikosti. Do úspornostní fylogenetiky ji zavedl Farris jako konkurenci pro bootstrap svého nesmiřitelného rivala, Joe'a Felsensteina. Stejně jako bootstrap i jackknife patří do širší rodiny neparametrických metod založených na resamplingu. Bootstrap z datové matice tahá s opakováním, dokud nevytvoří nový, fiktivní dataset – "pseudoreplikát" – o stejném počtu znaků. Jackknife místo toho určité procento náhodně vybraných znaků vyřadí z analýzy, takže pseudoreplikát je menší než původní matice. Z obou metod je jackknife používán méně; jeho statistické vlastnosti silně závisejí na tom, jaké procento znaků je vyřazeno (Felsenstein 2004).
1.2 Oviraptorosauři a skanzoriopterygidi
Zřejmě největší překvapení se vyskytují uvnitř kladu Pennaraptora, tvořeného oviraptorosaury a paraviany. Brusatte a spol. jako jedni z mála do své analýzy zahrnuli taxon Pedopenna, který nenajdeme dokonce ani v Megamatrici (nebo aspoň v její ořezané, publikované verzi). Původní popis (Xu & Zhang 2005) pedopennu odkryl v trichotomii s avialami a deinonychosaury a trvalo devět let, než byla tato pozice ověřena další nezávislou studií. Foth et al. (2014) letos v létě odhalili pedopennu jako zástupce kladu zahrnujícího taxony Anchiornis, Xiaotingia a Eosinopteryx, který formoval sesterskou skupinu k "Archaeopteryx node". Brusatte a spol. ji nyní odkrývají v sesterském vztahu se skanzoriopterygidem epidexipterygem na samé bázi oviraptorosaurů.
Ačkoli skanzoriopterygidi v předchozích verzích TWG matice vycházeli jako bazální avialy (např. Xu et al. 2011; Novas et al. 2012) a jednou jako non-eumaniraptoří paraviani (Turner et al. 2012), jejich příslušnost k oviraptorosaurům není úplnou novinkou. Andrea Cau v roce 2010 na svém blogu Theropoda poukázal na to, že skanzoriopterygidi, oviraptorosauři a sapeornitidi – nejbazálnější skupina krátkoocasých ptáků – sdílejí krátkou, hlubokou lebku se zvětšenými premaxillárními zuby, a navrhl existenci skupiny "Magnoviraptorosauria", která by tyto tři taxony spojila. Test v Megamatrici ale tuto hypotézu přesvědčivě zamítl ve prospěch konvenční fylogeneze. Xu et al. (2010; na blogu viz zde) navrhli podobnou hypotézu, ve které klad (Oviraptorosauria + Scansoriopterygidae) tvořil sesterskou skupinu ke kladu složenému z jeholornise a krátkoocasých ptáků; nepodpořili ji ale numerickou analýzou. Stejným nedostatkem trpí i letošní krajně pochybná analýza O'Connorové a Sullivana (2014), která v plném rozsahuje obnovuje hypotézu Magnoviraptorosauria, s tou výjimkou, že místo sapeornitidů v hypotetickém kladu figuruje Zhongornis – autoři nedokázali donutit matici Xu'a a spol. (2011), aby jim očekávaný výsledek odkryla. Agnolín & Novas (2013) se svou upravenou verzí TWG matice sesterský vztah mezi oviraptorosaury a skanzoriopterygidy skutečně odhalili, ale oviraptorosauři – stejně jako nyní u Brusatteho a spol. – zůstali ve své klasické pozici mimo Avialae. Brusatte et al. (2014) podotýkají, že skanzoriopterygidy přetahují do oviraptorosaurů hlavně znaky související s jejich krátkou a hlubokou lebkou (stejně jako v předchozích studiích) a že je tato pozice mimořádně slabá: jackknife klesl pod 50% a stačí jediný krok navíc, aby výsledný klad zkolaboval.
1.3 Báze Paraves
Zajímavé výsledky se vyskytují i uvnitř eumaniraptorů. V posledních několika letech bylo z Číny popsáno několik drobných maniraptorů, kteří začali stírat hranici mezi deinonychosaury a ptáky: Anchiornis (Xu et al. 2008; viz článek na minulé verzi blogu), Xiaotingia (Xu et al. 2011; na blogu viz zde), Eosinopteryx (Godefroit et al. 2013a) a Aurornis (Godefroit et al. 2013b). Zatímco první dva z těchto taxonů se ještě povedlo zakomponovat do tradiční fylogeneze s jasně oddělenými dromeosauridy, troodontidy a avialami (Hu et al. 2009; Lee & Worthy 2011 – viz zde; Senter et al. 2012; Turner et al. 2012; Spencer & Wilberg 2013), s popisem eosinopteryga a aurornise se zdálo, že se paravianní fylogeneze změnila v dlouhý hřebínek, táhnoucí se od "tradičních" deinonychosaurů (kteří jsou sami parafyletičtí, neboť troodontidi mají k ptákům blíž než dromeosauridi) k bazálním avialám typu archeopteryga nebo jeholornise (Godefroit et al. 2013b; Foth et al. 2014; Lee et al. 2014; viz i Agnolín & Novas 2013). Brusatte a spol. nyní prezentují teprve čtvrtou (AFAIK) studii, která zahrnuje celou čtyřku problematických čtyřkřídlých opeřenců (Anchiornis, Aurornis, Eosinopteryx, Xiaotingia), a její výsledky jsou až neuvěřitelně nudné. Všechny tyto taxony jsou navzájem svými nejbližšími příbuznými (jejich přesné vzájemné vztahy zůstaly nerozřešené) a formují klad na samé bázi troodontidů. Rovněž Archaeopteryx tentokrát odolal svému občasnému pokušení přeskočit k deinonychosaurům (Xu et al. 2011; Godefroit et al. 2013a).
Je tedy snad stále moc brzy na to, abychom zahazovali tradiční paravianní fylogenezi? Nemyslím si. Shoda mezi největší publikovanou datovou maticí (Lee et al. 2014) a nezávislou, ale rovněž obří maticí Fotha a spol. (2014; 560 znaků) je příliš působivá, než aby ji šlo ignorovat*, a břímě důkazu tak zůstává na zastáncích tradičního uspořádání – přestože Brusatte et al. (2014) v tomto ohledu určitě podnikají krok správným směrem.
*Mickey Mortimer na DML navíc podotkla, že matice Fotha a spol. nejenže je úplnější, ale také v průměru kvalitněji kódovaná než matice Turnera a spol., jejichž kódování paravianů ponechávají Brusatte a spol. beze změny.
1.4 Ptáci
Co se ptáků týče, poměrně pochybnou se zdá být pozice sapeornise, který má k pygostylianům dál než Jeholornis. To by znamenalo, že k drastickému zkrácení ocasní části páteře došlo v ptačí evoluci dvakrát nezávisle na sobě, či případně (a ještě nepravděpodobněji) že Jeholornis svůj dlouhý kostěný ocas vyvinul nanovo. Brusatte et al. (2014) také neodkrývají monofyletické songlingornitidy a Lithornis – normálně pokládaný za létavého paleognáta a snad i za zástupce kmenové linie tinam (Mitchell et al. 2014)* stojí mimo korunní klad ptáků (Neornithes). Tento výsledek je v celé komplikované historii, která za maticí Brusatteho a spol. stojí, novinkou – Clarke et al. (2006) odhalili litornise jako paleognáta a Turner et al. (2012) stále aspoň jako neornita (stojícího v polytomii s neognáty a tinamou, jediným zahrnutým paleognátem). Pravděpodobně jde však čistě o důsledek znakového samplingu, který je uzpůsoben spíš k rozřešení velkoškálových vztahů mezi celurosaury než k testování rozsahu Neornithes. Tomu napovídá i fakt, že klad (tinama + neognáti) neobdržel vůbec žádnou statistickou podporu.
*Příbuzenství litornise s tinamami je ale velice pochybné a oba taxony jsou dost možná spojeny výhradně pleziomorfickými znaky, které všichni ostatní paleognáti ztratili společně se schopností létat (šlo by pak o případ tzv. "přitahování krátkých větví", short-branch attraction). Na DML jsem o tom napsal zde.
1.5 Nezahrnuté a vyřazené taxony
Autoři také komentují kritéria, na základě kterých se rozhodli některé taxony a priori vyřadit z analýzy nebo je v ní naopak ponechat. Scipionyx a "Raptorex" (ve skutečnosti nejspíš jen mládě tarbosaura – Fowler et al. 2011) byli vyřazeni, neboť jsou známi výhradně z materiálu patřícího mláďatům. Juravenator, který je na tom stejně, byl v analýze ponechán, protože jeho materiál je mimořádně kompletní a může být kódován na více znaků než kterýkoli jiný bazální celurosaur. A posteriori vyřazení juravenatora z analýzy alespoň ukázalo, že (ne)přítomnost tohoto taxonu nijak neovlivňuje topologii zbytku stromu. Řada jiných kompsognátidů (Compsognathus, Mirischia, Huaxiagnathus, Sinocalliopteryx) se do analýzy nakonec dostala taky, protože i přes všeobecné podezření na jejich nedospělost (pěkně shrnuté Mickey Mortimerovou) zatím nebyla publikována žádná histologická data, která by jejich juvenilní status definitivně potvrdila. Do analýzy se dostal i Epidendrosaurus – ač zastoupen jen nedospělým jedincem, reprezentuje unikátní, druhově chudou a málo známou skupinu celurosaurů. Množství chybějících dat ale z epidendrosaura činí "divokou kartu", která snižuje celkové rozlišení stromu, takže na finálním kladogramu tento taxon chybí. Jixiangornis, pokládaný občas za synonymum jeholornise, byl v analýze ponechán, což se ukázalo jako moudré rozhodnutí. Nejenže je tento pták podle výsledků analýzy blíže příbuzný pygostylianům (jichž je dokonce sesterskou skupinou) než jeholornisovi, ale krátce po publikaci studie Brusatteho a spol. vyšla studie, která přesvědčivě argumentuje pro jixiangornisovu validitu (Lefèvre et al. 2014). Na druhou stranu je zajímavé, že po vyřazení jixiangornise Sapeornis a Jeholornis spadnou do trichotomie s kladem Pygostylia, což je rozhodně přijatelnější než primární strom, na kterém je první taxon bazálnější než ten druhý.
Působivé také je, že autoři vyřazují četné taxony, jejichž kódování nemohli osobně přezkoumat. Yixianosaurus se např. v nedávné době stal předmětem hned několika studií, které se neshodly na jeho fylogenetické pozici (Dececchi et al. 2012 – bazální maniraptor; Xu et al. 2013 – blíže neurčitelný deinonychosaur), Brusatte a spol. se ale nechtějí spoléhat na dříve publikované práce a taxon raději ze své analýzy vynechávají. Podobně je na tom i Xinjiangovenator, jehož pozice je rovněž extrémně nejistá a kterému se navíc zatím dostalo jen krátkého popisu (Rauhut & Xu 2005). Vynechán je překvapivě i obří opeřený tyrannosauroid Yutyrannus, který je znám z téměř kompletní kostry: ani zde totiž autoři nemohli přezkoumat materiál osobně a obrázky publikované v původním popisu nejsou dost detailní na to, aby z nich šlo kódování ověřit.
Poněkud nešťastným se naopak jeví vynechání orkoraptora, dříve občas odkrývaného mezi kompsognátidy (např. Dal Sasso & Maganuco 2011). Brusatte a spol. to zdůvodňují tím, že Benson et al. (2009; na blogu viz zde) přesvědčivě zdokumentovali orkoraptorovu příslušnost k allosauroidnímu kladu Neovenatoridae. Problém je v tom, že allosauroidní pozice velké části neovenatoridů – té části, kterou Benson et al. (2009) nazvali Megaraptora a která zahrnuje i orkoraptora – je podle všeho založena na znacích, které v rámci Tetanurae vykazují širší výskyt a najdeme je i u tyrannosauroidů, čili celurosaurů. Novas et al. (2013) se rozhodli tuto hypotézu otestovat a zkombinovali relevantní znaky z analýzy Bensona a spol. se znaky z matice zaměřené na tyrannosauroidy. Zatímco Neovenator zůstal uvnitř allosauroidů a Chilantaisaurus se ukázal být divokou kartou přeskakující napříč celým kladem Tetanurae, skupina Megaraptora – a to včetně až dosud spolehlivě non-celurosauřího fukuiraptora – přeskočila do celurosaurů, a to konkrétně mezi bazální tyrannosauroidy, kde obsadila sesterskou pozici vůči kladu (Xiongguanlong + Tyrannosauridae). Stejný závěr podpořila i lehce upravená verze téže analýzy, obohacená o data získaná z nově objeveného nedospělého jedince megaraptora (Porfiri et al. 2014), kde mezi megaraptory vklouzl dokonce i tradiční tyrannosauroid Eotyrannus. Andrea Cau sice v Megamatrici tuto hypotézu neodhalil jako nejúspornější, rozdíl oproti optimálnímu stromku byl ale příliš malý, než aby ji šlo zamítnout. Na apriorní vyřazování megaraptorů z celurosauřích analýz je tedy možná příliš brzy.
Hluboko v Supplemental Information konečně najdeme zasuté i některé velmi překvapivé novinky. Brusatte a spol. jako část svého projektu na rozšíření TWG matice osobně přezkoumali materiál taxonu Nedcolbertia, považovaného za jednoho z nejbazálnějších celurosaurů (Holtz & Osmólska 2004; Dal Sasso & Maganuco 2011) a dospěli k závěru, že není jasné, zda přiřazený materiál (náležející několika různým jedincům) patří ke stejnému taxonu jako holotyp. Bagaraatan je podle dosud nepublikovaných informací Petera Makovickyho chimérou složenou z materiálu tyrannosauroida a non-tyrannosauroidního celurosaura, což by vysvětlovalo, proč v předchozích analýzách vyšel jednou jako non-eumaniraptoří paravian (Rauhut & Xu 2005) a jindy jako tyrannosauroid (Carr & Williamson 2010). Pochybnostmi je konečně obklopen i nedávno popsaný a tolik medializovaný Zhuchengtyrannus. Ten by se svými 10 až 12 metry mohl společně s tyrannosaurem a tarbosaurem tvořit "velkou trojku" odvozených pozdněkřídových tyrannosauridů, podle Brusatteho a spol. ale není jisté, zda lze příslušný materiál od tarbosaura odlišit, na což ve svém článku upozornil Dan Madzia.
2. Časová kalibrace
Jak už bylo řečeno, k provedení rozborů znakové evoluce je nejprve třeba strom zkalibrovat tak, aby byly délky větví vyjádřeny v absolutním čase (milionech let). Na stromě získaném pomocí maximální parsimonie jsou ale délky vyjádřeny v celkovém počtu změn (který je součinem trvání větve a rychlosti evoluce), a i tento počet parsimonie odhaduje zkresleně (nekoriguje ho o nepozorované znakové změny, čímž ho podhodnocuje).
Brusatte et al. (2014) vycházejí z metody, kterou poprvé aplikovali na paleontologické stromy Ruta et al. (2006) a která předpokládá existenci morfologických hodin (Bapst 2014). Na rozdíl od bayesovských tip-dating metod popsaných v předchozím článku jde přitom o hodiny striktní, nikoli relaxované, takže rychlost morfologické evoluce je konstantní napříč celým stromem. Brusatte a spol. zde vycházejí ze stejné metodologie, kterou použili ve své nedávné studii o bahnících (Lloyd et al. 2012); poněkud ji ale upravují. Lloyd et al. (2012) využívali tři zdroje informací: počet znakových změn na každé větvi (odhadnutý pomocí rekonstrukce ancestrálních znakových stavů metodami ACCTRAN a DELTRAN), bodový odhad stáří pro každou špičku stromu (náhodně vytažený z uniformního rozdělení na příslušném časovém intervalu) a počet chybějících znaků pro každou špičku stromu. S pomocí posledního údaje dokázali zkorigovat o chybějící data větve vedoucí ke špičkám – tím, že odhadnutý počet změn vynásobili počtem známých znaků a vydělili celkovým počtem znaků –, ale ne už vnitřní větve, čili zbytek stromu. To je zjevně neuspokojivé: celý strom (včetně vnitřních větví) totiž odhadujeme jen z dat na špičkách, a obráceně by se proto i neúplnost dat měla promítat do celého stromu, a nikoli jen do jeho koncových větví.
Aby se tomuto problému vyhnuli, Brusatte a spol. škálují strom ještě před tím, než odhadnou ancestrální stavy na jeho vnitřních uzlech. Musejí proto opustit morfologické hodiny (které závisejí na počtu znakových změn, který zase závisí na ancestrálních stavech) a přecházejí k jednodušší metodě, známé jako "equal" nebo "branch sharing" time-scaling. V prvním kroku analýzy je stáří každého kladu ztotožněno se stářím jeho nejstaršího zástupce. Tím ale vznikají větve s nulovou délkou – na každou bifurkaci dokonce připadá minimálně jedna, takže ve výsledku má nulovou délku nejméně jedna polovina všech větví na stromě. To je evidentně problematické: pokud na takové větvi došlo k jedné nebo více změnám, nulová délka implikuje nekonečně vysoké tempo evoluce. Aby se tomuto problému zamezilo, stáří kořene stromu se navýší o určitou arbitrární hodnotu a větvím s nulovou délkou se povolí sdílet sdílet dobu trvání s předcházející větví nenulové délky v takovém poměru, aby byla každá z výsledných větví stejně dlouhá. Na základě webových stránek Graeme'a Lloyda, autora této metody; slide'ů z Lloydovy přednášky; podrobné dokumentace k software'ovému balíčku
Na takto kalibrovaném stromě Brusatte a spol. odhadli ancestrální stavy metodou maximální věrohodnosti a spočetli počet znakových změn na každé větvi, přičemž brali v úvahu jen ty znaky, jejichž stav byl známý na obou koncích dané větve. Stejně jako Lloyd et al. (2012) pak použili počet známých znaků ke korekci odhadnutého počtu změn; tentokrát se ale tato korekce vztahuje na všechny větve včetně vnitřních. V této fázi tedy pro každou větev známe celkový počet změn $l$ a trvání v čase $t$, a můžeme proto spočítat rychlost $r$, se kterou se daná větev vyvíjela, jako $r = lt^{-1}$.
3. Analýzy tempa evoluce
V dalším kroku autoři přistoupili k dvěma testům. První z nich měl odhalit, zda se určité větve vyvíjejí signifikantně rychleji či naopak pomaleji než zbytek stromu. Jak ukazují Lloyd et al. (2012), v této situaci chceme srovnat nulovou hypotézu, podle které je tempo evoluce na všech $k$ větvích stejné ($\lambda_1 = \lambda_2 = \dots = \lambda_k$), s alternativní hypotézou, podle které je tempo evoluce stejné pro všechny větve kromě $i$-té ($\lambda_i \neq \lambda_1 = \lambda_2 = \dots = \lambda_{i-1} = \lambda_{i+1} = \dots = \lambda_k$). Klíčovou statistikou je pak
\begin{equation}
D = - 2 \ln \left( \frac{L_1}{L_2} \right),
\end{equation}
kde $L_1$ je nejvyšší hodnota, které věrohodnostní funkce nabývá, pokud platí nulová hypotéza, a $L_2$ je absolutní maximum věrohodnostní funkce. V tomto konkrétním případě je tedy $L_1$ věrohodnost nejlepšího odhadu pro jediné tempo evoluce, které je podle nulové hypotézy společné všem větvím na stromě (získaného z dat na všech větvích), zatímco $L_2$ je věrohodnost nejlepšího odhadu pro tempo evoluce na $i$-té větvi (odhadnuté pouze z této větve samotné) a pro tempo evoluce společné pro všechny ostatní větve (odhadnuté z dat na všech větvích kromě $i$-té), ať už jsou tato dvě tempa stejná nebo ne.
Druhý test se ptá, zda se ve srovnání se zbytkem stromu vyvíjí signifikantně rychleji či pomaleji určitý klad. Rychlost evoluce kladu $C$ se přitom spočte jako součet změn na všech větvích uvnitř tohoto kladu podělený celkovou dobou trvání těchto větví:
\begin{equation}
r_C = \frac{\sum\nolimits_i l_i}{\sum\nolimits_i t_i} \forall i \in C
\end{equation}
Opět se využije test věrohodnostního poměru z rovnice (1). Čitatel ($L_1$) zůstává stejný, zatímco jmenovatel ($L_2$) se nyní rovná věrohodnosti nejlepšího odhadu pro tempo evoluce společné pro všechny větve uvnitř kladu $C$ a pro tempo evoluce společné všem větvím mimo klad $C$, ať už jsou tato dvě tempa stejná nebo ne.
Všech 6 kenozoických taxonů přítomných v původním datasetu (žijící ptáci a Lithornis) bylo z datasetu vyřazeno, protože reprezentují pouze malý zlomek celkové diverzity post-mezozoických celurosaurů. Autoři také analýzy prováděli opakovaně na mnoha replikátech, aby se ujistili, že drobné změny v hodnotách klíčových údajů nemají vliv na hlavní výsledky. Jak bylo uvedeno výše, přesné stáří autoři tahali náhodně z uniformního rozdělení nad stratigrafickým rozsahem každého taxonu (který je jen vzácně znám s větší přesností než jako jeden celý stupeň, tj. interval o šířce několika milionů let). Jelikož doba trvání větve ovlivňuje jak věrohodnostní odhad ancestrálních stavů (a potažmo tedy i množství znakových změn $l$), tak i výpočet tempa evoluce v pozdější fázi analýzy, autoři tahání opakovali, dokud nezískali 100 různých replikátů. Nad každým z nich pak provedli dva výše popsané věrohodnostní testy. Počet replikátů byl omezený velikostí datasetu a náročností celého postupu: Lloyd et al. (2012) jich např. použili 1000.
Brusatte a spol. dále použili celou řadu testů, aby překontrolovali validitu svých závěrů. První z nich už byl zmíněný výše: celá analýza byla zopakována na 9 dalších náhodně vybraných nejúspornějších stromech, z nichž pro každý bylo použito 25 replikátů a nad každým replikátem byly provedeny oba výše uvedené testy.
Druhý test se zaměřoval na nejistotu ohledně doby trvání větví: autoři pomocí balíčku
Třetí analýza nastavila všem větvím stejnou ("jednotkovou") délku, čímž se rychlost evoluce stala přímo úměrnou počtu znakových změn a zcela nezávislou na čase. I zde byl použit stromek z primární analýzy se 100 datačními replikáty.
Ve čtvrtém rozboru byly ze stromu náhodně odstraňovány taxony tak, aby byla každá z 9 hlavních linií (Tyrannosauroidea, Compsognathidae, Ornithomimosauria, Therizinosauria, Alvarezsauroidea, Oviraptorosauria, Dromeosauridae, Troodontidae, Avialae) zastoupena pouhými 6 špičkami. (Tento počet byl přizpůsoben velikosti nejmenšího taxonu, kterým jsou kompsognátidi.) Celkem takto bylo ořezáno 1000 různých stromů – každému z nich byla náhodně přidělena stáří špiček a jedna z deseti topologií, se kterými pracovaly předchozí testy. V tomto místě jsou překvapivě citováni Fitch & Bruschi (1987) – molekulárněfylogenetická studie o bakteriích, která zdůraznila (již tehdy dobře známý) fakt, že počet znakových změn na určité větvi koreluje s počtem uzlů, které na této větvi leží. Druhově chudé větve, které prodělaly jen málo štěpení, tak zdánlivě vykazují nízkou rychlost znakové evoluce. Prostříhané stromy mají tento efekt eliminovat.
Konečně pátý test měl za úkol odhalit potenciální rozdíly v rychlostech evoluce mezi koncovými a vnitřními větvemi a případně eliminovat jejich vliv na analýzu. Celkový počet znakových změn by totiž mohl být podhodnocen tím, že úspornostní fylogenetické analýzy obvykle nesamplují znaky, které jsou unikátní pro jednu špičku z celého stromu (= autapomorfie). Autoři proto modifikovali oba věrohodnostní testy popsané výše: každou vnitřní větev porovnali jen se všemi ostatními vnitřními větvemi, každou koncovou větev se všemi ostatními koncovými větvemi, vnitřní větve uvnitř určitého kladu s vnitřními větvemi mimo tento klad, a koncové větve daného kladu s ostatními koncovými větvemi. Použito opět bylo 10 topologií, každá po 25 replikátech.
4. Rychlosti evoluce
Analýza odhaluje signifikantně zvýšené rychlosti evoluce u ptáků (avial) a do menší míry i u tyrannosauroidů. V obou případech je tento výsledek robustní vůči použité topologii a metodě časové kalibrace. Trochu problematické je, že je robustní i vůči třetímu testu (s větvemi jednotkové délky), což naopak naznačuje, že by mohlo jít o artefakt nerovnoměrného znakového samplingu. (Rychlejší evoluci vidíme, protože se mění víc znaků, víc znaků se mění, protože jsme jich víc zahrnuli do analýzy.) Brusatte et al. (2014) konstatují, že právě tato příčina zřejmě stojí za zdánlivou zrychlenou evolucí tyrannosauroidů – TWG matice totiž povyrostla na 853 znaků z velké části díky tomu, že ji autoři zkombinovali s relativně velkou (více než 200 znaků) datovou maticí zaměřenou speciálně na tyrannosauroidy. V případě avial jsou Brusatte a spol. klidnější: sampling TWG matice je sice jednoznačně zkreslený ve prospěch paravianů, nedá se ale říct, že by některému ze tří hlavních paravianních kladů (Dromaeosauridae, Troodontidae, Avialae) ve srovnání s ostatními nadržoval. Je sice pravda, že stejným způsobem, jakým byla nyní do TWG vhozena tyrannosauroidní matice, do ní už dříve Turner et al. (2012) začlenili ptačí matici od Clarke et al. (2006), tehdy však šlo spíše o nápravu předchozího undersamplingu.
O tom, že zrychlená evoluce avial je skutečný signál a zrychlená evoluce tyrannosauroidů pouhý artefakt, svědčí i některé z výše popsaných testů. Některé replikáty primární analýzy (s odlišnými délkami větví) zvýšené tempo evoluce u tyrannosauroidů neodhalily, a někdy dokonce zaznamenaly opačný výsledek (signifikantní zpomalení). Zatímco ptákům vysoké rychlosti evoluce při taxonomickém subsamplingu (redukce všech skupin na 6 špiček) sice poklesly, ale zůstaly; tyrannosauroidi přecházejí do druhého extrému a stávají se nejvýznamněji "pomalým" kladem, který dokonce neobsahuje vůbec žádné "rychlé" větve. Oddělená analýza vnitřních a koncových větví přináší rozporuplné výsledky: tyrannosauroidi vykazují signifikantně zvýšenou rychlost evoluce, dokud se díváme na vnitřní větve, ale při analýze koncových větví přestává být jejich odlišnost signifikantní. Zdá se tedy, že ptáci zaujímají v celurosauří evoluci výjimečné postavení. To potvrzuje i skutečnost, že zvýšenou rychlost evoluce vykazuje i celá linie, která spojuje ptáky s bází maniraptoriformů, zatímco žádný z "vedlejších" kladů, které se z ní odštěpují, signifikantně zrychlený není. Částečnou výjimkou je jen skupina Microraptoria, která ale chybí na striktním konsenzu nejúspornějších stromů, a pochybný klad (Anchiornis + Aurornis + Eosinopteryx + Xiaotingia).
Brusatte a spol. konstatují, že jejich studie podporuje "early burst" model, podle kterého evoluce znaků v určitém kladu probíhá nejrychleji krátce po jeho vzniku a postupně se zpomaluje s tím, jak se zaplňují ekologické niky (viz např. Slater & Pennell 2013). Uvádějí také, že zatímco jiné nedávné velkoškálové studie odkryly buď pozvolné trendy začínající dlouho před vznikem ptáků, nebo významné inovace uvnitř ptáků samotných, v jejich studii je významné zvýšení tempa evoluce lokalizováno přesně u ptačího původu (dochází k němu na větvi pod uzlem Avialae). Tímto výrokem se vracejí ke kontroverzi, která se vynořila ve velkoškálových studiích dinosauří evoluce posledních několika let: byli to skutečně ptáci (ve smyslu avial), kteří se v něčem signifikantně odlišovali od ostatních dinosaurů, nebo ke vzniku klíčových evolučních novinek došlo už dříve (či naopak později)? Shodou okolností se přitom právě letos objevila celá lavina studií, které tuto otázku adresovaly, a většina z nich je se závěry Brusatteho a spol. v rozporu.
Puttick et al. (2014) např. explicitně zdůraznili, že "Paraves, rather than Aves alone, shifted to a different evolutionary model relative to other coelurosaurian theropods" (Puttick et al. 2014: 1503). Zatímco na větvi přímo pod Paraves došlo ke zrychlení evoluce tělesných rozměrů a relativní délky předních končetin, autoři našli "little evidence for elevated rates leading to or within Aves" (Puttick et al. 2014: 1505).* Benson et al. (2014) o několik měsíců později identifikovali na dinosauřím stromě celkem 23 míst, kde došlo mimořádným změnám tělesných rozměrů. Jejich distribuce naznačuje "early burst" během triasových počátků dinosauří radiace, po kterém rychlosti evoluce začaly klesat, a to s jedinou výjimkou, kterou opět představovala ptačí kmenová linie (a především maniraptoři). Jedině větev táhnoucí se k moderním ptákům si dokázala udržet vysoké tempo evoluce a soustavně produkovat další a další ekologické inovace po celých 170 milionů let od vzniku dinosaurů po katastrofu na přelomu K/Pg – a, jak ukázali např. Jetz et al. (2012), vlastně i po ní. Ani Benson et al. (2014) ale nezaznamenali, že by vznik ptáků samotných představoval nějakou mimořádnou událost – ke skokovým změnám tělesných rozměrů došlo buď už předtím (např. u báze kladů Maniraptora a Pennaraptora), nebo až potom (Ornithuromorpha). Konečně Lee et al. (2014) zaznamenali zvýšené rychlosti evoluce na celém dlouhém úseku ptačí kmenové linie (od vzniku Neotetanurae po vznik Paraves) a konstatovali, že "[t]he branch leading to “birds” (Avialae, Aves sensu lato) does not undergo exceptional amounts of evolution" (Lee et al. 2014: Supplementary Materials: 13).
*S velmi podobným, ale paradoxně opačným závěrem přišli o rok dříve i Benson & Choiniere (2013), podle kterých kdesi v blízkém okolí vzniku ptáků prudce vzrostla disparita zadních končetin, což vedlo k "increased diversification rates, unparalleled in magnitude at any other time in the first 155 Myr of theropod evolution". Jejich pokus lokalizovat tuto událost nějak přesněji ale odhalil, že "the most likely node for this rate shift is Pygostylia" – k zásadnímu posunu nemělo dojít těsně před vznikem ptáků, nýbrž až těsně po něm. Puttick et al. (2014) považovali tento rozdíl oproti vlastním výsledkům za důsledek odlišné metodologie, která na rozdíl od jejich programu MEDUSA (viz krátce zde) nedokázala identifikovat změny v rychlosti evoluce specifické pro konkrétní větev.
5. Morfologická odlišnost
Brusatte a spol. naopak neodhalili žádnou morfologickou propast, která by ptáky odlišovala od ostatních teropodů. K otestování relativní odlišnosti ptáků od ostatních celurosaurů autoři zkonstruovali morfoprostor z datové matice své fylogenetické analýzy, kterou pro tyto účely považují za ideální. Dělením znaků do několika málo diskrétních stavů se sice ztrácí informace, z praktického hlediska je však takový přístup při zacházení s fragmentárními fosiliemi často užitečnější než morfometrie poskytující spojitá data. Problémem by neměla být ani nepřítomnost autapomorfií, typická pro všechny datasety šité na míru metodě maximální parsimonie. (I zde je výjimkou Megamatrice – viz komentáře Andrey Cau'a na toto téma na TetZoo.) Podle autorů by problematické bylo naopak jejich zahrnutí, které by mohlo uměle zvyšovat relativní odlišnost nedávno popsaných a/nebo lépe studovaných taxonů. Datová matice byla transformována na matici párových euklidovských vzdáleností, kterou autoři podrobili vícerozměrnému škálování metodou hlavních koordinát. To snížilo dimenzionalitu dat na 145 os, z nichž bylo pro další analýzu použito 125 těch, které dohromady zachycují 90% celkové variability.
Permutační testy neprokázaly, že by avialy v morfoprostoru zaujímaly signifikantně odlišnou pozici než ostatní celurosauři. Tento závěr byl přitom nezávislý na tom, zda bylo s ostatními podskupinami celurosaurů kontrastováno jen 22 druhohorních ptáků, nebo se k nim přidalo i 6 post-mezozoických taxonů; s výsledkem nepohnulo ani zahrnutí čtveřice (Anchiornis, Aurornis, Eosinopteryx, Xiaotingia) do avial místo troodontidů. Obecně se zdá, že jednotlivé podskupiny celurosaurů jsou od sebe v morfoprostoru statisticky nerozeznatelné. Analýza ale odhalila signifikantní rozdíly mezi oviraptorosaury a deinonychosaury, mezi oviraptorosaury a terizinosaury, a mezi tyrannosauroidy a ornitomimosaury, což znamená, že tyto dvojice taxonů jsou si navzájem nepodobnější více, než ptáci a jejich nejbližší příbuzní. Podle autorů tento fakt vysvětluje, proč mají ve fylogenetických analýzách taxony jako Anchiornis nebo Archaeopteryx (a jejich příklady bychom mohli rozšířit o xiaotingii, balaura, rahonavise, mikroraptoriany a unenlagiiny) sklon přeskakovat mezi deinonychosaury a avialami.
Autoři dále porovnali euklidovské vzdálenosti mezi 22 ptáky a 21 dromeosauridy (celkem 462 párových vzdáleností) a stejnými 22 ptáky a 16 troodontidy (352 vzdáleností) s kontrolní skupinou, sestávající z 2534 párů celurosaurů, kde oba členové páru patřili do jiné z osmi hlavních neptačích celurosauřích podskupin (viz výše). V další analýze byly euklidovské vzdálenosti mezi 22 ptáky a 37 deinonychosaury (814 vzdáleností) porovnány s kontrolní skupinou sestávající z 2198 párů ostatních celurosaurů. Cílem bylo ukázat, zda se ptáci od svých nejbližších příbuzných v průměru odlišují víc, než se od svých nejbližších příbuzných odlišují jiné celurosauří skupiny. Rozdíly zde sice existovaly a díky značné velikosti vzorku byly statisticky významné, v praxi ale byly zanedbatelné (rozdíly středních hodnot kolísaly mezi 0,8% a 1,3%.). Navíc se ukázalo, že druhohorní ptáci nezabírají více morfoprostoru než ostatní skupiny celurosaurů, a to hned podle čtyř různých měřítek. U některých vzdálenějších kladů sice jedno nebo dvě měřítka odhalila statisticky signifikantní rozdíl oproti ptákům, nikdy ale nebyl zaznamenán významný rozdíl mezi morfoprostorem zabíraným ptáky a morfoprostorem zabíraným jejich nejbližšími příbuznými, jako jsou dromeosauridi, troodontidi a oviraptorosauři.
6. Implikace pro ptačí evoluci
Na základě těchto zjištění Brusatte a spol. konstatují, že navzdory prudkému zvýšení rychlosti evoluce u báze avial neexistuje mezi ptáky a ostatními celurosaury prakticky žádná morfologická mezera, a druhohorního přírodovědce by zřejmě nenapadlo rozlišovat mezi zvířaty typu velociraptora a zvířaty typu archeopteryga. Obrovský evoluční úspěch ptáků zřejmě nebyl důsledkem jediné klíčové adaptace, ale pozvolné akumulace řady odlišných znaků, které dnes tak zřetelně odlišují ptáky od ostatních obratlovců. Teprve tehdy, když se nashromáždily všechny a jako díly skládačky zapadly na své místo v rámci toho, čemu dnes říkáme ptačí tělní plán, se ptákům otevřela cesta k rapidní diverzifikaci a expanzi mimo svůj doposud nevýrazně vymezený morfoprostor.
Brusatte a spol. uzavírají svou práci konstatováním, že ačkoli se jednotlivé studie neshodnou na tom, kde přesně na fylogenetickém stromě došlo k prudkému zvýšení tempa evoluce, existuje velmi silná evidence, že k takové události v těsné blízkosti vzniku ptáků skutečně došlo. Přechod mezi dinosaury a ptáky představoval zcela unikátní fázi dinosauří evoluce, během které došlo v rychlém sledu k zásadním změnám v evoluci tělesných rozměrů, délky předních končetin a celé řady diskrétních morfologických znaků. Jde tedy o podporu jak "early burst" modelu znakové evoluce, tak i staré teorie adaptivních radiací G. G. Simpsona. Podle autorů jsou zvýšené rychlosti morfologické evoluce charakteristickým doprovodem pro vznik nového tělního plánu, a nezáleží přitom na to, zda byl tento plán získán náhle nebo – jako u ptáků – postupným skládáním celé řady klíčových inovací.
7. Ksepka (2014)
Current Biology vedle studie Brusatteho a spol. otiskla i doprovodnou práci Daniela Ksepky, známého především svým výzkumem fosilních tučňáků (na blogu viz např. zde). Ksepka (2014) nejprve ukazuje, jak se nejnovější studie nedokážou shodnout na fylogenetických pozicích taxonů Anchiornis, Archaeopteryx, Aurornis nebo Xiaotingia, se zvláštní zmínkou balaura a rahonavise, kteří – navzdory své dosavadní zdánlivé neproblematičnosti – začali mezi ptáky a jejich nejbližšími příbuznými přeskakovat také. Autor také shrnuje výsledky Putticka a spol. (2014), Bensona a spol. (2014) a Leeho a spol. (2014), přičemž jeho interpretace je podobná té, kterou v primární studii nabízejí Brusatte s kolektivem. I když se tyto práce liší ve svém určení přesného místa, kde se evoluce tělesných rozměrů výrazně urychlila, všechny se shodují na tom, že ptáci stojí na konci dlouhodobé miniaturizace, která vyvrcholila proražením dosavadní spodní velikostní hranice 1 kilogramu, umožňujícím vznik aktivního letu. Co je nejdůležitější, tato výjimečná linie teropodů dokázala navázat na svůj druhohorní úspěch i po katastrofickém vymírání na přelomu K/Pg, a dala tak vzniknout skupině zvířat s ohromující rozmanitostí, bez které si dnešní ekosystémy nedovedeme představit: žijícím ptákům.
Zdroje:
Slepice (Gallus gallus f. domestica), konfuciusornitid Zhongornis (považovaný ovšem i za "přechodný článek" mezi dlouho- a krátkoocasými ptáky nebo dokonce skanzoriopterygidního oviraptorosaura – viz níže) a bazální eudromeosaur Bambiraptor. Tři zástupci extrémně úspěšného kladu Paraves, který se zdá v teropodní evoluci zaujímat zvláštní místo a blízko jehož báze došlo k převratným změnám v dinosauřím tělním plánu a tempu morfologické evoluce. (Zdroj: Ksepka 2014: Figure 1, kredit: Jason Brougham)
1. Fylogenetická analýza – matice a metodologie
Základ jejich studie tvoří značně rozšířená verze datové matice TWG (Theropod Working Group). Ta je dlouhodobým – nyní již zhruba 20-letým – projektem skupiny výzkumníků soustředěné okolo American Museum of Natural History. Během těchto dvaceti let se matice postupně rozrůstala, až donedávna se ale stále potácela okolo 350 znaků. S prvním velkým rozšířením přišli Turner et al. (2012), kteří TWG zkombinovali s ptačí datovou maticí Clarke et al. (2006) a dostali se tak na celkových 474 znaků. (Viz ale recenzi této studie od Mickey Mortimerové, podle které se spojení obou matic autorům úplně nepovedlo a mnohá chybějící data ve výsledné supermatici chyběla zcela zbytečně.) Brusatte a spol. ale zacházejí ještě daleko dále: nejenže rozšířili matici na celkových 853 znaků, se kterými už konkuruje Megamatrici Andrey Cau'a, ale také významně zvýšili její taxon sampling. Ke vzorku Turnera a spol. Brusatte et al. (2014) přidávají hned 41 nových taxonů a jejich celkový počet tak zvyšují na 152. Zde dokonce Brusatte a spol. Megamatrici výrazně překonávají – ta ve své poslední publikované verzi (Lee et al. 2014) zahrnovala "jen" 120 taxonů z celého kladu Theropoda, zatímco nová studie se omezuje na celurosaury. S výjimkou dvou loni popsaných paravianů – eosinopteryga a aurornise (Godefroit et al. 2013a,b) – se na tomto přírůstku podílejí čistě bazální zástupci celurosaurů, jako jsou tyrannosauroidi nebo ornitomimosauři. Zatímco předchozí verze TWG matice se zaměřovaly na příbuzenství v rámci paravianů (tj. mezi dromeosauridy, troodontidy a avialami), Brusatte a spol. pokrývají celurosaury daleko uniformněji. Zatímco kódování paravianů nebylo změněno téměř vůbec a kódování non-paravianních maniraptorů jen málo, na kódování bazálních celurosaurů si autoři dali záležet – důkladně jej překontrolovali a v případě potřeby změnili. Konečně 5 taxonů žijících ptáků bylo kódováno "konzervativně", což znamená, že všechny znaky, kde jsou přesné homologie s bazálními celurosaury nejisté (jako je tomu např. u kůstek v ptačím zápěstí), byly kódovány jako neznámé.
Brusatte a spol. pro svou analýzu používají metodu maximální parsimonie, která podle očekávání odkryla velké množství optimálních (nejkratších) stromů. Svou analýzu znakové evoluce autoři zakládají na jediném náhodně vybraném stromu z tohoto vzorku, a její robustnost vůči fylogenetické nejistotě ověřují tím, že jí zopakují pro 9 dalších náhodně vybraných stromů. Bayesovská analýza, která poskytuje vzorek aposteriorního rozdělení (tj. tisícovky stromů, které sice nejsou optimální, ale mají k optimu blízko), by byla pro tyto účely zřejmě vhodnější. Bayes by navíc umožnil odhadnout fylogenezi a její dataci současně (a to tak, že nejistota ve fylogenezi by byla vyintegrována při odhadu datace, a nejistota v dataci vyintegrována při odhadu fylogeneze), zatímco strom vzešlý z analýzy metodou nejvyšší parsimonie je třeba datovat v odděleném kroku pomocí jedné ze specializovaných škálovacích (time-scaling) metod (viz např. Bapst 2014 nebo nedávný článek o tip-dating metodách zde na blogu). Tuto výhodu bayesovského přístupu nedávno demonstrovali Lee et al. (2014) ve studii, o které budu ještě muset napsat více.
1.1 Fylogenetické výsledky
V hlavních rysech je kladogram Brusatteho a spol. konzervativní. Nejbazálnějším celurosaurem (a jediným zástupcem této skupiny, který stojí mimo Tyrannoraptora) je Bicentenaria (na blogu viz zde), která si zde ve srovnání s původní analýzou Novase a spol. (2012) prohodila místo s tugulusaurem. V pěkné ukázce toho, jak vzácné jsou robustní výsledky v analýzách s velkým objemem chybějících dat, označují autoři bazální pozici bisentenárie za "well-supported" (Brusatte et al. 2014: S13), přestože její jackknife* je roven 65% a rozkladový index 2 – na stromě s celkovou délkou 3360 kroků! Tugulusaurus a Zuolong spolu s tyrannosauroidy a maniraptoriformy tvoří polytomii u báze Tyrannoraptora. Nerozřešené zůstávají příbuzenské vztahy na bázi maniraptoriformů (mezi kompsognátidy, ornitolestem, maniraptory a ornitomimosaury), maniraptorů (mezi terizinosaury, alvarezsauroidy a pennaraptory) a eumaniraptorů (mezi dromeosauridy, troodontidy a avialami). Stejně jako Megamatrice a na rozdíl od analýzy Turnera a spol. (2012) nová fylogeneze podporuje velmi široký rozsah tyrannosauroidů, do kterých spadají klady Coeluridae (Coelurus, Tanycolagreus) i Proceratosauridae (Guanlong a příbuzní, více zde) stejně jako opeřený Dilong. Podpora pro tyrannosauroidní příslušnost dilonga a proceratosauridů už je přitom skutečně slušná; jackknife zde činí 82%. Nqwebasaurus vyšel stejně jako v Choiniere et al. (2012) na pozici nejbazálnějšího ornitomimosaura.
Striktní konsenzus 99999 nejúspornějších stromů, vzešlých z analýzy 853 znaků a 146 ingroup taxonů (z nichž Unenlagia a Neuquenraptor jsou spojeni do jediného OTU), a posteriori ořezané o 5 "wildcard" taxonů. Čísla pod větvemi udávají podporu jednotlivých uzlů ve tvaru "rozkladový index/jackknife". Uzly bez čísel mají rozkladový index rovný 1 a jackknife pod 60%. (Modifikováno z Brusatte et al. 2014: Figures S1 a S2)
1.2 Oviraptorosauři a skanzoriopterygidi
Zřejmě největší překvapení se vyskytují uvnitř kladu Pennaraptora, tvořeného oviraptorosaury a paraviany. Brusatte a spol. jako jedni z mála do své analýzy zahrnuli taxon Pedopenna, který nenajdeme dokonce ani v Megamatrici (nebo aspoň v její ořezané, publikované verzi). Původní popis (Xu & Zhang 2005) pedopennu odkryl v trichotomii s avialami a deinonychosaury a trvalo devět let, než byla tato pozice ověřena další nezávislou studií. Foth et al. (2014) letos v létě odhalili pedopennu jako zástupce kladu zahrnujícího taxony Anchiornis, Xiaotingia a Eosinopteryx, který formoval sesterskou skupinu k "Archaeopteryx node". Brusatte a spol. ji nyní odkrývají v sesterském vztahu se skanzoriopterygidem epidexipterygem na samé bázi oviraptorosaurů.
Ačkoli skanzoriopterygidi v předchozích verzích TWG matice vycházeli jako bazální avialy (např. Xu et al. 2011; Novas et al. 2012) a jednou jako non-eumaniraptoří paraviani (Turner et al. 2012), jejich příslušnost k oviraptorosaurům není úplnou novinkou. Andrea Cau v roce 2010 na svém blogu Theropoda poukázal na to, že skanzoriopterygidi, oviraptorosauři a sapeornitidi – nejbazálnější skupina krátkoocasých ptáků – sdílejí krátkou, hlubokou lebku se zvětšenými premaxillárními zuby, a navrhl existenci skupiny "Magnoviraptorosauria", která by tyto tři taxony spojila. Test v Megamatrici ale tuto hypotézu přesvědčivě zamítl ve prospěch konvenční fylogeneze. Xu et al. (2010; na blogu viz zde) navrhli podobnou hypotézu, ve které klad (Oviraptorosauria + Scansoriopterygidae) tvořil sesterskou skupinu ke kladu složenému z jeholornise a krátkoocasých ptáků; nepodpořili ji ale numerickou analýzou. Stejným nedostatkem trpí i letošní krajně pochybná analýza O'Connorové a Sullivana (2014), která v plném rozsahuje obnovuje hypotézu Magnoviraptorosauria, s tou výjimkou, že místo sapeornitidů v hypotetickém kladu figuruje Zhongornis – autoři nedokázali donutit matici Xu'a a spol. (2011), aby jim očekávaný výsledek odkryla. Agnolín & Novas (2013) se svou upravenou verzí TWG matice sesterský vztah mezi oviraptorosaury a skanzoriopterygidy skutečně odhalili, ale oviraptorosauři – stejně jako nyní u Brusatteho a spol. – zůstali ve své klasické pozici mimo Avialae. Brusatte et al. (2014) podotýkají, že skanzoriopterygidy přetahují do oviraptorosaurů hlavně znaky související s jejich krátkou a hlubokou lebkou (stejně jako v předchozích studiích) a že je tato pozice mimořádně slabá: jackknife klesl pod 50% a stačí jediný krok navíc, aby výsledný klad zkolaboval.
1.3 Báze Paraves
Zajímavé výsledky se vyskytují i uvnitř eumaniraptorů. V posledních několika letech bylo z Číny popsáno několik drobných maniraptorů, kteří začali stírat hranici mezi deinonychosaury a ptáky: Anchiornis (Xu et al. 2008; viz článek na minulé verzi blogu), Xiaotingia (Xu et al. 2011; na blogu viz zde), Eosinopteryx (Godefroit et al. 2013a) a Aurornis (Godefroit et al. 2013b). Zatímco první dva z těchto taxonů se ještě povedlo zakomponovat do tradiční fylogeneze s jasně oddělenými dromeosauridy, troodontidy a avialami (Hu et al. 2009; Lee & Worthy 2011 – viz zde; Senter et al. 2012; Turner et al. 2012; Spencer & Wilberg 2013), s popisem eosinopteryga a aurornise se zdálo, že se paravianní fylogeneze změnila v dlouhý hřebínek, táhnoucí se od "tradičních" deinonychosaurů (kteří jsou sami parafyletičtí, neboť troodontidi mají k ptákům blíž než dromeosauridi) k bazálním avialám typu archeopteryga nebo jeholornise (Godefroit et al. 2013b; Foth et al. 2014; Lee et al. 2014; viz i Agnolín & Novas 2013). Brusatte a spol. nyní prezentují teprve čtvrtou (AFAIK) studii, která zahrnuje celou čtyřku problematických čtyřkřídlých opeřenců (Anchiornis, Aurornis, Eosinopteryx, Xiaotingia), a její výsledky jsou až neuvěřitelně nudné. Všechny tyto taxony jsou navzájem svými nejbližšími příbuznými (jejich přesné vzájemné vztahy zůstaly nerozřešené) a formují klad na samé bázi troodontidů. Rovněž Archaeopteryx tentokrát odolal svému občasnému pokušení přeskočit k deinonychosaurům (Xu et al. 2011; Godefroit et al. 2013a).
Je tedy snad stále moc brzy na to, abychom zahazovali tradiční paravianní fylogenezi? Nemyslím si. Shoda mezi největší publikovanou datovou maticí (Lee et al. 2014) a nezávislou, ale rovněž obří maticí Fotha a spol. (2014; 560 znaků) je příliš působivá, než aby ji šlo ignorovat*, a břímě důkazu tak zůstává na zastáncích tradičního uspořádání – přestože Brusatte et al. (2014) v tomto ohledu určitě podnikají krok správným směrem.
*Mickey Mortimer na DML navíc podotkla, že matice Fotha a spol. nejenže je úplnější, ale také v průměru kvalitněji kódovaná než matice Turnera a spol., jejichž kódování paravianů ponechávají Brusatte a spol. beze změny.
1.4 Ptáci
Co se ptáků týče, poměrně pochybnou se zdá být pozice sapeornise, který má k pygostylianům dál než Jeholornis. To by znamenalo, že k drastickému zkrácení ocasní části páteře došlo v ptačí evoluci dvakrát nezávisle na sobě, či případně (a ještě nepravděpodobněji) že Jeholornis svůj dlouhý kostěný ocas vyvinul nanovo. Brusatte et al. (2014) také neodkrývají monofyletické songlingornitidy a Lithornis – normálně pokládaný za létavého paleognáta a snad i za zástupce kmenové linie tinam (Mitchell et al. 2014)* stojí mimo korunní klad ptáků (Neornithes). Tento výsledek je v celé komplikované historii, která za maticí Brusatteho a spol. stojí, novinkou – Clarke et al. (2006) odhalili litornise jako paleognáta a Turner et al. (2012) stále aspoň jako neornita (stojícího v polytomii s neognáty a tinamou, jediným zahrnutým paleognátem). Pravděpodobně jde však čistě o důsledek znakového samplingu, který je uzpůsoben spíš k rozřešení velkoškálových vztahů mezi celurosaury než k testování rozsahu Neornithes. Tomu napovídá i fakt, že klad (tinama + neognáti) neobdržel vůbec žádnou statistickou podporu.
*Příbuzenství litornise s tinamami je ale velice pochybné a oba taxony jsou dost možná spojeny výhradně pleziomorfickými znaky, které všichni ostatní paleognáti ztratili společně se schopností létat (šlo by pak o případ tzv. "přitahování krátkých větví", short-branch attraction). Na DML jsem o tom napsal zde.
1.5 Nezahrnuté a vyřazené taxony
Autoři také komentují kritéria, na základě kterých se rozhodli některé taxony a priori vyřadit z analýzy nebo je v ní naopak ponechat. Scipionyx a "Raptorex" (ve skutečnosti nejspíš jen mládě tarbosaura – Fowler et al. 2011) byli vyřazeni, neboť jsou známi výhradně z materiálu patřícího mláďatům. Juravenator, který je na tom stejně, byl v analýze ponechán, protože jeho materiál je mimořádně kompletní a může být kódován na více znaků než kterýkoli jiný bazální celurosaur. A posteriori vyřazení juravenatora z analýzy alespoň ukázalo, že (ne)přítomnost tohoto taxonu nijak neovlivňuje topologii zbytku stromu. Řada jiných kompsognátidů (Compsognathus, Mirischia, Huaxiagnathus, Sinocalliopteryx) se do analýzy nakonec dostala taky, protože i přes všeobecné podezření na jejich nedospělost (pěkně shrnuté Mickey Mortimerovou) zatím nebyla publikována žádná histologická data, která by jejich juvenilní status definitivně potvrdila. Do analýzy se dostal i Epidendrosaurus – ač zastoupen jen nedospělým jedincem, reprezentuje unikátní, druhově chudou a málo známou skupinu celurosaurů. Množství chybějících dat ale z epidendrosaura činí "divokou kartu", která snižuje celkové rozlišení stromu, takže na finálním kladogramu tento taxon chybí. Jixiangornis, pokládaný občas za synonymum jeholornise, byl v analýze ponechán, což se ukázalo jako moudré rozhodnutí. Nejenže je tento pták podle výsledků analýzy blíže příbuzný pygostylianům (jichž je dokonce sesterskou skupinou) než jeholornisovi, ale krátce po publikaci studie Brusatteho a spol. vyšla studie, která přesvědčivě argumentuje pro jixiangornisovu validitu (Lefèvre et al. 2014). Na druhou stranu je zajímavé, že po vyřazení jixiangornise Sapeornis a Jeholornis spadnou do trichotomie s kladem Pygostylia, což je rozhodně přijatelnější než primární strom, na kterém je první taxon bazálnější než ten druhý.
Působivé také je, že autoři vyřazují četné taxony, jejichž kódování nemohli osobně přezkoumat. Yixianosaurus se např. v nedávné době stal předmětem hned několika studií, které se neshodly na jeho fylogenetické pozici (Dececchi et al. 2012 – bazální maniraptor; Xu et al. 2013 – blíže neurčitelný deinonychosaur), Brusatte a spol. se ale nechtějí spoléhat na dříve publikované práce a taxon raději ze své analýzy vynechávají. Podobně je na tom i Xinjiangovenator, jehož pozice je rovněž extrémně nejistá a kterému se navíc zatím dostalo jen krátkého popisu (Rauhut & Xu 2005). Vynechán je překvapivě i obří opeřený tyrannosauroid Yutyrannus, který je znám z téměř kompletní kostry: ani zde totiž autoři nemohli přezkoumat materiál osobně a obrázky publikované v původním popisu nejsou dost detailní na to, aby z nich šlo kódování ověřit.
Poněkud nešťastným se naopak jeví vynechání orkoraptora, dříve občas odkrývaného mezi kompsognátidy (např. Dal Sasso & Maganuco 2011). Brusatte a spol. to zdůvodňují tím, že Benson et al. (2009; na blogu viz zde) přesvědčivě zdokumentovali orkoraptorovu příslušnost k allosauroidnímu kladu Neovenatoridae. Problém je v tom, že allosauroidní pozice velké části neovenatoridů – té části, kterou Benson et al. (2009) nazvali Megaraptora a která zahrnuje i orkoraptora – je podle všeho založena na znacích, které v rámci Tetanurae vykazují širší výskyt a najdeme je i u tyrannosauroidů, čili celurosaurů. Novas et al. (2013) se rozhodli tuto hypotézu otestovat a zkombinovali relevantní znaky z analýzy Bensona a spol. se znaky z matice zaměřené na tyrannosauroidy. Zatímco Neovenator zůstal uvnitř allosauroidů a Chilantaisaurus se ukázal být divokou kartou přeskakující napříč celým kladem Tetanurae, skupina Megaraptora – a to včetně až dosud spolehlivě non-celurosauřího fukuiraptora – přeskočila do celurosaurů, a to konkrétně mezi bazální tyrannosauroidy, kde obsadila sesterskou pozici vůči kladu (Xiongguanlong + Tyrannosauridae). Stejný závěr podpořila i lehce upravená verze téže analýzy, obohacená o data získaná z nově objeveného nedospělého jedince megaraptora (Porfiri et al. 2014), kde mezi megaraptory vklouzl dokonce i tradiční tyrannosauroid Eotyrannus. Andrea Cau sice v Megamatrici tuto hypotézu neodhalil jako nejúspornější, rozdíl oproti optimálnímu stromku byl ale příliš malý, než aby ji šlo zamítnout. Na apriorní vyřazování megaraptorů z celurosauřích analýz je tedy možná příliš brzy.
Hluboko v Supplemental Information konečně najdeme zasuté i některé velmi překvapivé novinky. Brusatte a spol. jako část svého projektu na rozšíření TWG matice osobně přezkoumali materiál taxonu Nedcolbertia, považovaného za jednoho z nejbazálnějších celurosaurů (Holtz & Osmólska 2004; Dal Sasso & Maganuco 2011) a dospěli k závěru, že není jasné, zda přiřazený materiál (náležející několika různým jedincům) patří ke stejnému taxonu jako holotyp. Bagaraatan je podle dosud nepublikovaných informací Petera Makovickyho chimérou složenou z materiálu tyrannosauroida a non-tyrannosauroidního celurosaura, což by vysvětlovalo, proč v předchozích analýzách vyšel jednou jako non-eumaniraptoří paravian (Rauhut & Xu 2005) a jindy jako tyrannosauroid (Carr & Williamson 2010). Pochybnostmi je konečně obklopen i nedávno popsaný a tolik medializovaný Zhuchengtyrannus. Ten by se svými 10 až 12 metry mohl společně s tyrannosaurem a tarbosaurem tvořit "velkou trojku" odvozených pozdněkřídových tyrannosauridů, podle Brusatteho a spol. ale není jisté, zda lze příslušný materiál od tarbosaura odlišit, na což ve svém článku upozornil Dan Madzia.
2. Časová kalibrace
Jak už bylo řečeno, k provedení rozborů znakové evoluce je nejprve třeba strom zkalibrovat tak, aby byly délky větví vyjádřeny v absolutním čase (milionech let). Na stromě získaném pomocí maximální parsimonie jsou ale délky vyjádřeny v celkovém počtu změn (který je součinem trvání větve a rychlosti evoluce), a i tento počet parsimonie odhaduje zkresleně (nekoriguje ho o nepozorované znakové změny, čímž ho podhodnocuje).
Brusatte et al. (2014) vycházejí z metody, kterou poprvé aplikovali na paleontologické stromy Ruta et al. (2006) a která předpokládá existenci morfologických hodin (Bapst 2014). Na rozdíl od bayesovských tip-dating metod popsaných v předchozím článku jde přitom o hodiny striktní, nikoli relaxované, takže rychlost morfologické evoluce je konstantní napříč celým stromem. Brusatte a spol. zde vycházejí ze stejné metodologie, kterou použili ve své nedávné studii o bahnících (Lloyd et al. 2012); poněkud ji ale upravují. Lloyd et al. (2012) využívali tři zdroje informací: počet znakových změn na každé větvi (odhadnutý pomocí rekonstrukce ancestrálních znakových stavů metodami ACCTRAN a DELTRAN), bodový odhad stáří pro každou špičku stromu (náhodně vytažený z uniformního rozdělení na příslušném časovém intervalu) a počet chybějících znaků pro každou špičku stromu. S pomocí posledního údaje dokázali zkorigovat o chybějící data větve vedoucí ke špičkám – tím, že odhadnutý počet změn vynásobili počtem známých znaků a vydělili celkovým počtem znaků –, ale ne už vnitřní větve, čili zbytek stromu. To je zjevně neuspokojivé: celý strom (včetně vnitřních větví) totiž odhadujeme jen z dat na špičkách, a obráceně by se proto i neúplnost dat měla promítat do celého stromu, a nikoli jen do jeho koncových větví.
Aby se tomuto problému vyhnuli, Brusatte a spol. škálují strom ještě před tím, než odhadnou ancestrální stavy na jeho vnitřních uzlech. Musejí proto opustit morfologické hodiny (které závisejí na počtu znakových změn, který zase závisí na ancestrálních stavech) a přecházejí k jednodušší metodě, známé jako "equal" nebo "branch sharing" time-scaling. V prvním kroku analýzy je stáří každého kladu ztotožněno se stářím jeho nejstaršího zástupce. Tím ale vznikají větve s nulovou délkou – na každou bifurkaci dokonce připadá minimálně jedna, takže ve výsledku má nulovou délku nejméně jedna polovina všech větví na stromě. To je evidentně problematické: pokud na takové větvi došlo k jedné nebo více změnám, nulová délka implikuje nekonečně vysoké tempo evoluce. Aby se tomuto problému zamezilo, stáří kořene stromu se navýší o určitou arbitrární hodnotu a větvím s nulovou délkou se povolí sdílet sdílet dobu trvání s předcházející větví nenulové délky v takovém poměru, aby byla každá z výsledných větví stejně dlouhá. Na základě webových stránek Graeme'a Lloyda, autora této metody; slide'ů z Lloydovy přednášky; podrobné dokumentace k software'ovému balíčku
paleotree od Davida Bapsta; a konečně Bapstovy prezentace z SVP 2012 jsem se pokusil nakreslit následující obrázek:
Metoda pro časové kalibrování (time-scaling) paleontologických stromů využitá ve studi Brusatteho a spol. (2014). Počáteční data se skládají z nedatované fylogeneze (1) a stratigrafického výskytu příslušných taxonů (2). Přesné stáří každého taxonu je náhodně vybráno z časových intervalů v bodě (2). V prvním kroku analýzy (3) jsou stáří zkombinována s topologií za zjednodušujícího předpokladu, že každý klad je právě tak starý, jako jeho nejstarší zástupce. Výsledkem jsou četné větve s nulovou délkou, které na obrázku vedou ke špičkám B, D, G a kladům (A+B+C) a (F+G). Ty jsou v následujícím kroku (4) odstraněny tím, že se kořen stromu posune o určitý časový interval (vyznačený šedě) do minulosti a větve s nulovou délkou se o čas rovnoměrně podělí s větvemi nenulové délky pod sebou (vyznačeno červeně a modře). Překresleno podle Lloyda (slide 15) a Bapsta (slides 43 a 45). (Zdroj: vlastní ilustrace)
Na takto kalibrovaném stromě Brusatte a spol. odhadli ancestrální stavy metodou maximální věrohodnosti a spočetli počet znakových změn na každé větvi, přičemž brali v úvahu jen ty znaky, jejichž stav byl známý na obou koncích dané větve. Stejně jako Lloyd et al. (2012) pak použili počet známých znaků ke korekci odhadnutého počtu změn; tentokrát se ale tato korekce vztahuje na všechny větve včetně vnitřních. V této fázi tedy pro každou větev známe celkový počet změn $l$ a trvání v čase $t$, a můžeme proto spočítat rychlost $r$, se kterou se daná větev vyvíjela, jako $r = lt^{-1}$.
3. Analýzy tempa evoluce
V dalším kroku autoři přistoupili k dvěma testům. První z nich měl odhalit, zda se určité větve vyvíjejí signifikantně rychleji či naopak pomaleji než zbytek stromu. Jak ukazují Lloyd et al. (2012), v této situaci chceme srovnat nulovou hypotézu, podle které je tempo evoluce na všech $k$ větvích stejné ($\lambda_1 = \lambda_2 = \dots = \lambda_k$), s alternativní hypotézou, podle které je tempo evoluce stejné pro všechny větve kromě $i$-té ($\lambda_i \neq \lambda_1 = \lambda_2 = \dots = \lambda_{i-1} = \lambda_{i+1} = \dots = \lambda_k$). Klíčovou statistikou je pak
\begin{equation}
D = - 2 \ln \left( \frac{L_1}{L_2} \right),
\end{equation}
kde $L_1$ je nejvyšší hodnota, které věrohodnostní funkce nabývá, pokud platí nulová hypotéza, a $L_2$ je absolutní maximum věrohodnostní funkce. V tomto konkrétním případě je tedy $L_1$ věrohodnost nejlepšího odhadu pro jediné tempo evoluce, které je podle nulové hypotézy společné všem větvím na stromě (získaného z dat na všech větvích), zatímco $L_2$ je věrohodnost nejlepšího odhadu pro tempo evoluce na $i$-té větvi (odhadnuté pouze z této větve samotné) a pro tempo evoluce společné pro všechny ostatní větve (odhadnuté z dat na všech větvích kromě $i$-té), ať už jsou tato dvě tempa stejná nebo ne.
Druhý test se ptá, zda se ve srovnání se zbytkem stromu vyvíjí signifikantně rychleji či pomaleji určitý klad. Rychlost evoluce kladu $C$ se přitom spočte jako součet změn na všech větvích uvnitř tohoto kladu podělený celkovou dobou trvání těchto větví:
\begin{equation}
r_C = \frac{\sum\nolimits_i l_i}{\sum\nolimits_i t_i} \forall i \in C
\end{equation}
Opět se využije test věrohodnostního poměru z rovnice (1). Čitatel ($L_1$) zůstává stejný, zatímco jmenovatel ($L_2$) se nyní rovná věrohodnosti nejlepšího odhadu pro tempo evoluce společné pro všechny větve uvnitř kladu $C$ a pro tempo evoluce společné všem větvím mimo klad $C$, ať už jsou tato dvě tempa stejná nebo ne.
Všech 6 kenozoických taxonů přítomných v původním datasetu (žijící ptáci a Lithornis) bylo z datasetu vyřazeno, protože reprezentují pouze malý zlomek celkové diverzity post-mezozoických celurosaurů. Autoři také analýzy prováděli opakovaně na mnoha replikátech, aby se ujistili, že drobné změny v hodnotách klíčových údajů nemají vliv na hlavní výsledky. Jak bylo uvedeno výše, přesné stáří autoři tahali náhodně z uniformního rozdělení nad stratigrafickým rozsahem každého taxonu (který je jen vzácně znám s větší přesností než jako jeden celý stupeň, tj. interval o šířce několika milionů let). Jelikož doba trvání větve ovlivňuje jak věrohodnostní odhad ancestrálních stavů (a potažmo tedy i množství znakových změn $l$), tak i výpočet tempa evoluce v pozdější fázi analýzy, autoři tahání opakovali, dokud nezískali 100 různých replikátů. Nad každým z nich pak provedli dva výše popsané věrohodnostní testy. Počet replikátů byl omezený velikostí datasetu a náročností celého postupu: Lloyd et al. (2012) jich např. použili 1000.
Brusatte a spol. dále použili celou řadu testů, aby překontrolovali validitu svých závěrů. První z nich už byl zmíněný výše: celá analýza byla zopakována na 9 dalších náhodně vybraných nejúspornějších stromech, z nichž pro každý bylo použito 25 replikátů a nad každým replikátem byly provedeny oba výše uvedené testy.
Druhý test se zaměřoval na nejistotu ohledně doby trvání větví: autoři pomocí balíčku
paleotree (Bapst 2012) překalibrovali strom metodou minimální délky (minimum branch length). Ta větve s nulovou délkou odstraňuje prostým přičtením určité arbitrárně zvolené hodnoty, přičemž čas přidaný k pozdějším větvím je odečten z větví předcházejících (viz opět zde). Brusatte et al. (2014) stanovili minimální povolenou délku větve na 1 milion let a kalibrovali tímto způsobem stejný nejúspornější strom, který byl použit pro primární analýzu, se 100 replikáty lišícími se v přesné dataci špiček.Třetí analýza nastavila všem větvím stejnou ("jednotkovou") délku, čímž se rychlost evoluce stala přímo úměrnou počtu znakových změn a zcela nezávislou na čase. I zde byl použit stromek z primární analýzy se 100 datačními replikáty.
Ve čtvrtém rozboru byly ze stromu náhodně odstraňovány taxony tak, aby byla každá z 9 hlavních linií (Tyrannosauroidea, Compsognathidae, Ornithomimosauria, Therizinosauria, Alvarezsauroidea, Oviraptorosauria, Dromeosauridae, Troodontidae, Avialae) zastoupena pouhými 6 špičkami. (Tento počet byl přizpůsoben velikosti nejmenšího taxonu, kterým jsou kompsognátidi.) Celkem takto bylo ořezáno 1000 různých stromů – každému z nich byla náhodně přidělena stáří špiček a jedna z deseti topologií, se kterými pracovaly předchozí testy. V tomto místě jsou překvapivě citováni Fitch & Bruschi (1987) – molekulárněfylogenetická studie o bakteriích, která zdůraznila (již tehdy dobře známý) fakt, že počet znakových změn na určité větvi koreluje s počtem uzlů, které na této větvi leží. Druhově chudé větve, které prodělaly jen málo štěpení, tak zdánlivě vykazují nízkou rychlost znakové evoluce. Prostříhané stromy mají tento efekt eliminovat.
Konečně pátý test měl za úkol odhalit potenciální rozdíly v rychlostech evoluce mezi koncovými a vnitřními větvemi a případně eliminovat jejich vliv na analýzu. Celkový počet znakových změn by totiž mohl být podhodnocen tím, že úspornostní fylogenetické analýzy obvykle nesamplují znaky, které jsou unikátní pro jednu špičku z celého stromu (= autapomorfie). Autoři proto modifikovali oba věrohodnostní testy popsané výše: každou vnitřní větev porovnali jen se všemi ostatními vnitřními větvemi, každou koncovou větev se všemi ostatními koncovými větvemi, vnitřní větve uvnitř určitého kladu s vnitřními větvemi mimo tento klad, a koncové větve daného kladu s ostatními koncovými větvemi. Použito opět bylo 10 topologií, každá po 25 replikátech.
Konsenzus nejúspornějších stromů (většina maniraptořích kladů je pro přehlednost zkolabována) s vyznačenými rychlostmi morfologické evoluce. Výsečové grafy na jednotlivých větvích ukazují, v kolika ze 100 replikátů beroucích v úvahu nejistou dataci se dané větve vyvíjejí signifikantně odlišnou rychlostí oproti zbytku stromu. Červeně jsou vyznačeny signifikantně rychlé větve, modře signifikantně pomalé větve a bíle non-signifikantní větve. Velké výsečové grafy stejným způsobem ilustrují, zda se ve srovnání se zbytkem stromu vyvíjejí odlišně některé z devíti hlavních celurosauřích podskupin. Siluety ilustrující jednotlivé klady pocházejí z webové stránky PhyloPic, projektu Mike'a Keeseyho poskytujícího Public Domain a Creative Commons ilustrace žijících i vymřelých organizmů. (Modifikováno z Brusatte et al. 2014: Figures 1 a 2)
4. Rychlosti evoluce
Analýza odhaluje signifikantně zvýšené rychlosti evoluce u ptáků (avial) a do menší míry i u tyrannosauroidů. V obou případech je tento výsledek robustní vůči použité topologii a metodě časové kalibrace. Trochu problematické je, že je robustní i vůči třetímu testu (s větvemi jednotkové délky), což naopak naznačuje, že by mohlo jít o artefakt nerovnoměrného znakového samplingu. (Rychlejší evoluci vidíme, protože se mění víc znaků, víc znaků se mění, protože jsme jich víc zahrnuli do analýzy.) Brusatte et al. (2014) konstatují, že právě tato příčina zřejmě stojí za zdánlivou zrychlenou evolucí tyrannosauroidů – TWG matice totiž povyrostla na 853 znaků z velké části díky tomu, že ji autoři zkombinovali s relativně velkou (více než 200 znaků) datovou maticí zaměřenou speciálně na tyrannosauroidy. V případě avial jsou Brusatte a spol. klidnější: sampling TWG matice je sice jednoznačně zkreslený ve prospěch paravianů, nedá se ale říct, že by některému ze tří hlavních paravianních kladů (Dromaeosauridae, Troodontidae, Avialae) ve srovnání s ostatními nadržoval. Je sice pravda, že stejným způsobem, jakým byla nyní do TWG vhozena tyrannosauroidní matice, do ní už dříve Turner et al. (2012) začlenili ptačí matici od Clarke et al. (2006), tehdy však šlo spíše o nápravu předchozího undersamplingu.
O tom, že zrychlená evoluce avial je skutečný signál a zrychlená evoluce tyrannosauroidů pouhý artefakt, svědčí i některé z výše popsaných testů. Některé replikáty primární analýzy (s odlišnými délkami větví) zvýšené tempo evoluce u tyrannosauroidů neodhalily, a někdy dokonce zaznamenaly opačný výsledek (signifikantní zpomalení). Zatímco ptákům vysoké rychlosti evoluce při taxonomickém subsamplingu (redukce všech skupin na 6 špiček) sice poklesly, ale zůstaly; tyrannosauroidi přecházejí do druhého extrému a stávají se nejvýznamněji "pomalým" kladem, který dokonce neobsahuje vůbec žádné "rychlé" větve. Oddělená analýza vnitřních a koncových větví přináší rozporuplné výsledky: tyrannosauroidi vykazují signifikantně zvýšenou rychlost evoluce, dokud se díváme na vnitřní větve, ale při analýze koncových větví přestává být jejich odlišnost signifikantní. Zdá se tedy, že ptáci zaujímají v celurosauří evoluci výjimečné postavení. To potvrzuje i skutečnost, že zvýšenou rychlost evoluce vykazuje i celá linie, která spojuje ptáky s bází maniraptoriformů, zatímco žádný z "vedlejších" kladů, které se z ní odštěpují, signifikantně zrychlený není. Částečnou výjimkou je jen skupina Microraptoria, která ale chybí na striktním konsenzu nejúspornějších stromů, a pochybný klad (Anchiornis + Aurornis + Eosinopteryx + Xiaotingia).
Modely znakové evoluce: horizontální osa reprezentuje čas, vertikální osa morfologickou variabilitu. Odshora dolů: "early burst" model (zpomalující evoluce), Ornstein-Uhlenbeckův proces, "late burst" model (akcelerující evoluce). (Zdroj: anoleannals.org, kredit: Travis Ingram)
Brusatte a spol. konstatují, že jejich studie podporuje "early burst" model, podle kterého evoluce znaků v určitém kladu probíhá nejrychleji krátce po jeho vzniku a postupně se zpomaluje s tím, jak se zaplňují ekologické niky (viz např. Slater & Pennell 2013). Uvádějí také, že zatímco jiné nedávné velkoškálové studie odkryly buď pozvolné trendy začínající dlouho před vznikem ptáků, nebo významné inovace uvnitř ptáků samotných, v jejich studii je významné zvýšení tempa evoluce lokalizováno přesně u ptačího původu (dochází k němu na větvi pod uzlem Avialae). Tímto výrokem se vracejí ke kontroverzi, která se vynořila ve velkoškálových studiích dinosauří evoluce posledních několika let: byli to skutečně ptáci (ve smyslu avial), kteří se v něčem signifikantně odlišovali od ostatních dinosaurů, nebo ke vzniku klíčových evolučních novinek došlo už dříve (či naopak později)? Shodou okolností se přitom právě letos objevila celá lavina studií, které tuto otázku adresovaly, a většina z nich je se závěry Brusatteho a spol. v rozporu.
Puttick et al. (2014) např. explicitně zdůraznili, že "Paraves, rather than Aves alone, shifted to a different evolutionary model relative to other coelurosaurian theropods" (Puttick et al. 2014: 1503). Zatímco na větvi přímo pod Paraves došlo ke zrychlení evoluce tělesných rozměrů a relativní délky předních končetin, autoři našli "little evidence for elevated rates leading to or within Aves" (Puttick et al. 2014: 1505).* Benson et al. (2014) o několik měsíců později identifikovali na dinosauřím stromě celkem 23 míst, kde došlo mimořádným změnám tělesných rozměrů. Jejich distribuce naznačuje "early burst" během triasových počátků dinosauří radiace, po kterém rychlosti evoluce začaly klesat, a to s jedinou výjimkou, kterou opět představovala ptačí kmenová linie (a především maniraptoři). Jedině větev táhnoucí se k moderním ptákům si dokázala udržet vysoké tempo evoluce a soustavně produkovat další a další ekologické inovace po celých 170 milionů let od vzniku dinosaurů po katastrofu na přelomu K/Pg – a, jak ukázali např. Jetz et al. (2012), vlastně i po ní. Ani Benson et al. (2014) ale nezaznamenali, že by vznik ptáků samotných představoval nějakou mimořádnou událost – ke skokovým změnám tělesných rozměrů došlo buď už předtím (např. u báze kladů Maniraptora a Pennaraptora), nebo až potom (Ornithuromorpha). Konečně Lee et al. (2014) zaznamenali zvýšené rychlosti evoluce na celém dlouhém úseku ptačí kmenové linie (od vzniku Neotetanurae po vznik Paraves) a konstatovali, že "[t]he branch leading to “birds” (Avialae, Aves sensu lato) does not undergo exceptional amounts of evolution" (Lee et al. 2014: Supplementary Materials: 13).
*S velmi podobným, ale paradoxně opačným závěrem přišli o rok dříve i Benson & Choiniere (2013), podle kterých kdesi v blízkém okolí vzniku ptáků prudce vzrostla disparita zadních končetin, což vedlo k "increased diversification rates, unparalleled in magnitude at any other time in the first 155 Myr of theropod evolution". Jejich pokus lokalizovat tuto událost nějak přesněji ale odhalil, že "the most likely node for this rate shift is Pygostylia" – k zásadnímu posunu nemělo dojít těsně před vznikem ptáků, nýbrž až těsně po něm. Puttick et al. (2014) považovali tento rozdíl oproti vlastním výsledkům za důsledek odlišné metodologie, která na rozdíl od jejich programu MEDUSA (viz krátce zde) nedokázala identifikovat změny v rychlosti evoluce specifické pro konkrétní větev.
5. Morfologická odlišnost
Brusatte a spol. naopak neodhalili žádnou morfologickou propast, která by ptáky odlišovala od ostatních teropodů. K otestování relativní odlišnosti ptáků od ostatních celurosaurů autoři zkonstruovali morfoprostor z datové matice své fylogenetické analýzy, kterou pro tyto účely považují za ideální. Dělením znaků do několika málo diskrétních stavů se sice ztrácí informace, z praktického hlediska je však takový přístup při zacházení s fragmentárními fosiliemi často užitečnější než morfometrie poskytující spojitá data. Problémem by neměla být ani nepřítomnost autapomorfií, typická pro všechny datasety šité na míru metodě maximální parsimonie. (I zde je výjimkou Megamatrice – viz komentáře Andrey Cau'a na toto téma na TetZoo.) Podle autorů by problematické bylo naopak jejich zahrnutí, které by mohlo uměle zvyšovat relativní odlišnost nedávno popsaných a/nebo lépe studovaných taxonů. Datová matice byla transformována na matici párových euklidovských vzdáleností, kterou autoři podrobili vícerozměrnému škálování metodou hlavních koordinát. To snížilo dimenzionalitu dat na 145 os, z nichž bylo pro další analýzu použito 125 těch, které dohromady zachycují 90% celkové variability.
Celurosauří morfoprostor. Analýza metodou hlavních koordinát rozprostřela celkovou variabilitu na 145 os, z nichž každá vysvětluje výše celkové variability než ta následující. Pro hlavní analýzy autoři využili 125 os, v grafech výše jsou zobrazené první 3 osy, které vysvětlují nejvíc variability (dohromady 4,25%). V prvním grafu je zanesena osa 2 (1,48% variability) vůči ose 1 (1,57%); v druhém grafu je zanesena osa 3 (1,19%) proti ose 2. Barevné značení je názorně vysvětleno výše (viz také předchozí obrázek). Ptáci (tmavě fialová) se zřetelně odlišují od ostatních celurosaurů podél osy 1, ale podél žádné jiné osy už nikoli, a celkově jsou tak v rámci celurosaurů morfologicky poměrně nevýrazní. (Modifikováno z Brusatte et al. 2014: Figure 3)
Permutační testy neprokázaly, že by avialy v morfoprostoru zaujímaly signifikantně odlišnou pozici než ostatní celurosauři. Tento závěr byl přitom nezávislý na tom, zda bylo s ostatními podskupinami celurosaurů kontrastováno jen 22 druhohorních ptáků, nebo se k nim přidalo i 6 post-mezozoických taxonů; s výsledkem nepohnulo ani zahrnutí čtveřice (Anchiornis, Aurornis, Eosinopteryx, Xiaotingia) do avial místo troodontidů. Obecně se zdá, že jednotlivé podskupiny celurosaurů jsou od sebe v morfoprostoru statisticky nerozeznatelné. Analýza ale odhalila signifikantní rozdíly mezi oviraptorosaury a deinonychosaury, mezi oviraptorosaury a terizinosaury, a mezi tyrannosauroidy a ornitomimosaury, což znamená, že tyto dvojice taxonů jsou si navzájem nepodobnější více, než ptáci a jejich nejbližší příbuzní. Podle autorů tento fakt vysvětluje, proč mají ve fylogenetických analýzách taxony jako Anchiornis nebo Archaeopteryx (a jejich příklady bychom mohli rozšířit o xiaotingii, balaura, rahonavise, mikroraptoriany a unenlagiiny) sklon přeskakovat mezi deinonychosaury a avialami.
Autoři dále porovnali euklidovské vzdálenosti mezi 22 ptáky a 21 dromeosauridy (celkem 462 párových vzdáleností) a stejnými 22 ptáky a 16 troodontidy (352 vzdáleností) s kontrolní skupinou, sestávající z 2534 párů celurosaurů, kde oba členové páru patřili do jiné z osmi hlavních neptačích celurosauřích podskupin (viz výše). V další analýze byly euklidovské vzdálenosti mezi 22 ptáky a 37 deinonychosaury (814 vzdáleností) porovnány s kontrolní skupinou sestávající z 2198 párů ostatních celurosaurů. Cílem bylo ukázat, zda se ptáci od svých nejbližších příbuzných v průměru odlišují víc, než se od svých nejbližších příbuzných odlišují jiné celurosauří skupiny. Rozdíly zde sice existovaly a díky značné velikosti vzorku byly statisticky významné, v praxi ale byly zanedbatelné (rozdíly středních hodnot kolísaly mezi 0,8% a 1,3%.). Navíc se ukázalo, že druhohorní ptáci nezabírají více morfoprostoru než ostatní skupiny celurosaurů, a to hned podle čtyř různých měřítek. U některých vzdálenějších kladů sice jedno nebo dvě měřítka odhalila statisticky signifikantní rozdíl oproti ptákům, nikdy ale nebyl zaznamenán významný rozdíl mezi morfoprostorem zabíraným ptáky a morfoprostorem zabíraným jejich nejbližšími příbuznými, jako jsou dromeosauridi, troodontidi a oviraptorosauři.
6. Implikace pro ptačí evoluci
Na základě těchto zjištění Brusatte a spol. konstatují, že navzdory prudkému zvýšení rychlosti evoluce u báze avial neexistuje mezi ptáky a ostatními celurosaury prakticky žádná morfologická mezera, a druhohorního přírodovědce by zřejmě nenapadlo rozlišovat mezi zvířaty typu velociraptora a zvířaty typu archeopteryga. Obrovský evoluční úspěch ptáků zřejmě nebyl důsledkem jediné klíčové adaptace, ale pozvolné akumulace řady odlišných znaků, které dnes tak zřetelně odlišují ptáky od ostatních obratlovců. Teprve tehdy, když se nashromáždily všechny a jako díly skládačky zapadly na své místo v rámci toho, čemu dnes říkáme ptačí tělní plán, se ptákům otevřela cesta k rapidní diverzifikaci a expanzi mimo svůj doposud nevýrazně vymezený morfoprostor.
Brusatte a spol. uzavírají svou práci konstatováním, že ačkoli se jednotlivé studie neshodnou na tom, kde přesně na fylogenetickém stromě došlo k prudkému zvýšení tempa evoluce, existuje velmi silná evidence, že k takové události v těsné blízkosti vzniku ptáků skutečně došlo. Přechod mezi dinosaury a ptáky představoval zcela unikátní fázi dinosauří evoluce, během které došlo v rychlém sledu k zásadním změnám v evoluci tělesných rozměrů, délky předních končetin a celé řady diskrétních morfologických znaků. Jde tedy o podporu jak "early burst" modelu znakové evoluce, tak i staré teorie adaptivních radiací G. G. Simpsona. Podle autorů jsou zvýšené rychlosti morfologické evoluce charakteristickým doprovodem pro vznik nového tělního plánu, a nezáleží přitom na to, zda byl tento plán získán náhle nebo – jako u ptáků – postupným skládáním celé řady klíčových inovací.
7. Ksepka (2014)
Current Biology vedle studie Brusatteho a spol. otiskla i doprovodnou práci Daniela Ksepky, známého především svým výzkumem fosilních tučňáků (na blogu viz např. zde). Ksepka (2014) nejprve ukazuje, jak se nejnovější studie nedokážou shodnout na fylogenetických pozicích taxonů Anchiornis, Archaeopteryx, Aurornis nebo Xiaotingia, se zvláštní zmínkou balaura a rahonavise, kteří – navzdory své dosavadní zdánlivé neproblematičnosti – začali mezi ptáky a jejich nejbližšími příbuznými přeskakovat také. Autor také shrnuje výsledky Putticka a spol. (2014), Bensona a spol. (2014) a Leeho a spol. (2014), přičemž jeho interpretace je podobná té, kterou v primární studii nabízejí Brusatte s kolektivem. I když se tyto práce liší ve svém určení přesného místa, kde se evoluce tělesných rozměrů výrazně urychlila, všechny se shodují na tom, že ptáci stojí na konci dlouhodobé miniaturizace, která vyvrcholila proražením dosavadní spodní velikostní hranice 1 kilogramu, umožňujícím vznik aktivního letu. Co je nejdůležitější, tato výjimečná linie teropodů dokázala navázat na svůj druhohorní úspěch i po katastrofickém vymírání na přelomu K/Pg, a dala tak vzniknout skupině zvířat s ohromující rozmanitostí, bez které si dnešní ekosystémy nedovedeme představit: žijícím ptákům.
Zdroje:
- http://theropoddatabase.blogspot.com/.../turner-et-al-2012-great-review-sloppy.html
- http://theropoda.blogspot.com/2010/06/coming-soon-flying-oviraptorosaurs-from.html
- http://theropoddatabase.blogspot.cz/2014/02/zhongornis-probably-isnt.html
- http://dml.cmnh.org/2014Jul/msg00111.html
- http://dml.cmnh.org/2014May/msg00140.html
- http://theropoddatabase.blogspot.com/.../its-amazing-how-young-most-theropod.html
- http://theropoda.blogspot.com/2013/08/quo-vadis-megaraptor.html
- http://www.graemetlloyd.com/methdpf.html
- http://www.slideshare.net/graemelloyd/...algorithm-for-dating-phylogenies-of-fossil-taxa
- http://github.com/dwbapst/paleotree/blob/master/paleotree/R/timePaleoPhy.R
- http://www.slideshare.net/dwbapst/svp-2012
- http://.../tetrapod-zoology/...shrinking-theropod-dinosaurs/#comment-17305
- Agnolín FL, Novas FE 2013 Avian ancestors: a review of the phylogenetic relationships of the theropods Unenlagiidae, Microraptoria, Anchiornis and Scansoriopterygidae. 1–96 in Lohmann G, Mysak LA, Notholt J, Rabassa J, Unnithan V, eds. SpringerBriefs South America and the Southern Hemisphere. Dordrecht, Heidelberg, New York, London: Springer Verlag
- Bapst DW 2012
paleotree: an R package for paleontological and phylogenetic analyses of evolution. Methods Ecol Evol 3(5): 803–7 - Bapst DW 2014 Preparing paleontological datasets for phylogenetic comparative methods. 515–44 in Garamszegi LZ, ed. Modern Phylogenetic Comparative Methods and Their Application in Evolutionary Biology. Berlin and Heidelberg: Springer-Verlag
- Benson RBJ, Campione NE, Carrano MT, Mannion PD, Sullivan C, Upchurch P, Evans DC 2014 Rates of dinosaur body mass evolution indicate 170 million years of sustained ecological innovation on the avian stem lineage. PLoS Biol 12(5): e1001853
- Benson RBJ, Carrano MT, Brusatte SL 2009 A new clade of archaic large-bodied predatory dinosaurs (Theropoda: Allosauroidea) that survived to the latest Mesozoic. Naturwiss 97(1): 71–8
- Benson RBJ, Choiniere MT 2013 Rates of dinosaur limb evolution provide evidence for exceptional radiation in Mesozoic birds. Proc R Soc B 280(1768): 20131780
- Brusatte SL, Lloyd GT, Wang SC, Norell MA 2014 Gradual assembly of avian body plan culminated in rapid rates of evolution across the dinosaur-bird transition. Curr Biol 24(20): 2386–92
- Carr TD, Williamson TE 2010 Bistahieversor sealeyi, gen. et sp. nov., a new tyrannosauroid from New Mexico and the origin of deep snouts in Tyrannosauroidea. J Vert Paleont 30(1): 1–16
- Choiniere JN, Forster CA, de Klerk WJ 2012 New information on Nqwebasaurus thwazi, a coelurosaurian theropod from the Early Cretaceous (Hauteriverian?) Kirkwood Formation in South Africa. J Afr Earth Sci 71-72: 1–17
- Clarke JA, Zhou Z-H, Zhang F-C 2006. Insight into the evolution of avian flight from a new clade of Early Cretaceous ornithurines from China and the morphology of Yixianornis grabaui. J Anat 208: 287–308
- Dal Sasso C, Maganuco S 2011 Scipionyx samniticus (Theropoda: Compsognathidae) from the Lower Cretaceous of Italy: osteology, ontogenetic assessment, phylogeny, soft tissue anatomy, taphonomy and palaeobiology. Mem Soc Ital Sci Nat Mus Civ Stor Nat Milano 37(1): 1–281
- Dececchi TA, Larsson HCE, Hone DWE 2012 Yixianosaurus longimanus (Dinosauria: Theropoda) and its bearing on the evolution of Maniraptora and ecology of the Jehol fauna. Vert PalAs 50(2): 111–39
- Felsenstein J 2004 Inferring Phylogenies. Sunderland, MA: Sinauer Associates
- Fitch WM, Bruschi M 1987 The evolution of prokaryotic ferredoxins—with a general method correcting for unobserved substitutions in less branched lineages. Mol Biol Evol 4(4): 381–94
- Foth C, Tischlinger H, Rauhut OWM 2014 New specimen of Archaeopteryx provides insights into the evolution of pennaceous feathers. Nature 511(7507): 79–82
- Fowler DW, Woodward HN, Freedman EA, Larson PL, Horner JR 2011 Reanalysis of “Raptorex kriegsteini”: a juvenile tyrannosaurid dinosaur from Mongolia. PLoS ONE 6(6): e21376
- Godefroit P, Cau A, Hu D-Y, Escuillié F, Wu W-H, Dyke GJ 2013b A Jurassic avialan dinosaur from China resolves the early phylogenetic history of birds. Nature 498(7454): 359–62
- Godefroit P, Demuynck H, Dyke GJ, Hu D-Y, Escuillié F, Claeys P 2013a Reduced plumage and flight ability of a new Jurassic paravian theropod from China. Nature Comms 4: 1394
- Holtz TR Jr, Osmólska H 2004 Saurischia. 21−4 in Weishampel DB, Dodson P, Osmólska H, eds. The Dinosauria 2nd edition. Berkeley, CA: Univ of California Press
- Hu D-Y, Hou L-H, Zhang L-J, Xu X 2009 A pre-Archaeopteryx troodontid theropod from China with long feathers on the metatarsus. Nature 461(7264): 640–3
- Jetz W, Thomas GH, Joy JB, Hartmann K, Mooers AØ 2012 The global diversity of birds in space and time. Nature 491(7424): 444–8
- Ksepka DT 2014 Evolution: A rapid flight towards birds. Curr Biol 24(21): R1052–5
- Lee MSY, Cau A, Naish D, Dyke GJ 2014 Sustained miniaturization and anatomical innovation in the dinosaurian ancestors of birds. Science 345(6196): 562–6
- Lee MSY, Worthy TH 2011 Likelihood reinstates Archaeopteryx as a primitive bird. Biol Lett 8(2): 299–303
- Lefèvre U, Hu D-Y, Escuillié F, Dyke GJ, Godefroit P 2014 A new long-tailed basal bird from the Lower Cretaceous of north-eastern China. Biol J Linn Soc 113(3): 790–804
- Lloyd GT, Wang SC, Brusatte SL 2012 Identifying heterogeneity in rates of morphological evolution: discrete character change in the evolution of lungfish (Sarcopterygii; Dipnoi). Evolution 66(2): 330–48
- Mitchell KJ, Llamas B, Soubrier J, Rawlence NJ, Worthy TH, Wood J, Lee MSY, Cooper A 2014 Ancient DNA reveals elephant birds and kiwi are sister taxa and clarifies ratite bird evolution. Science 344(6186): 898–900 [Supplementary Materials]
- Novas FE, Agnolín FL, Ezcurra MD, Porfiri J, Canale JI 2013 Evolution of the carnivorous dinosaurs during the Cretaceous: The evidence from Patagonia. Cretac Res 45: 174–215
- Novas FE, Ezcurra MD, Agnolin FL, Pol D, Ortíz R 2012 New Patagonian Cretaceous theropod sheds light about the early radiation of Coelurosauria. Rev Mus Argentino Cienc Nat 14(1): 57–81
- O'Connor JK, Sullivan C 2014 Reinterpretation of the Early Cretaceous maniraptoran (Dinosauria: Theropoda) Zhongornis haoae as a scansoriopterygid-like non-avian, and morphological resemblances between scansoriopterygids and basal oviraptorosaurs. Vert PalAs 52(1): 3–30
- Porfiri JD, Novas FE, Calvo JO, Agnolín FL, Ezcurra MD, Cerda IA 2014 Juvenile specimen of Megaraptor (Dinosauria, Theropoda) sheds light about tyrannosauroid radiation. Cretac Res 51: 35–55
- Puttick MN, Thomas GH, Benton MJ 2014 High rates of evolution preceded the origin of birds. Evolution 68(5): 1497–510
- Rauhut OWM, Xu X 2005 The small theropod dinosaurs Tugulusaurus and Phaedrolosaurus from the Early Cretaceous of Xinjiang, China. J Vert Paleont 25(1): 107–18
- Ruta M, Wagner PJ, Coates MI 2006 Evolutionary patterns in earlytetrapods. I. Rapid initial diversification followed by decrease in ratesof character change. Proc R Soc B 273(1598): 2107–11
- Senter P, Kirkland JI, DeBlieux DD, Madsen S, Toth N 2012 New dromaeosaurids (Dinosauria: Theropoda) from the Lower Cretaceous of Utah, and the evolution of the dromaeosaurid tail. PLoS ONE 7(5): e36790
- Slater GJ, Pennell MW 2013 Robust regression and posterior predictive simulation increase power to detect early bursts of trait evolution. Syst Biol 63(3): 293–308
- Spencer MR, Wilberg EW 2013 Efficacy or convenience? Model-based approaches to phylogeny estimation using morphological data. Cladistics 29(6): 663–71
- Turner AH, Makovicky PJ, Norell MA 2012 A review of dromaeosaurid systematics and paravian phylogeny. Bull Am Mus Nat Hist 371: 1–206
- Xu X, Ma Q-Y, Hu D-Y 2010 Pre-Archaeopteryx coelurosaurian dinosaurs and their implications for understanding avian origins. Chin Sci Bull 55(35): 3971–7
- Xu X, Sullivan C, Wang S 2013 The systematic position of the enigmatic theropod dinosaur Yixianosaurus longimanus. Vert PalAs 51(3): 169–83
- Xu X, You H-L, Du K, Han F-L 2011 An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae. Nature 475(7357): 465–70
- Xu X, Zhang F-C 2005 A new maniraptoran dinosaur from China with long feathers on the metatarsus. Naturwiss 92(4): 173–7
- Xu X, Zhao Q, Norell MA, Sullivan C, Hone DWE, Erickson GM, Wang X-L, Han F-L, Guo Y 2008 A new feathered maniraptoran dinosaur fossil that fills a morphological gap in avian origin. Chin Sci Bull 54(3): 430–5
