Новое исследование Университета Дрекселя, сравнивающее размер мозга с размером тела, показывает, что только потому, что вы эволюционировали, чтобы иметь большой мозг, некоторые области вашего мозга, возможно, не поспевают за ним.
Шон О'Доннелл, доктор философии, профессор Колледжа искусств и наук Университета Дрекселя, и его команда изучили большое количество коста-риканских бумажных ос, чтобы пролить свет на этот вопрос. И они обнаружили, что мозг осы следовал общему биологическому правилу - правилу Галлера - когда дело касалось общего размера мозга, но не все мозги были одинаковыми по структуре.
«Мозг не является однородной массой: он разделен на субрегионы, которые выполняют разные функции», - сказал О'Доннелл. «И мы обнаружили, что не все эти субрегионы эволюционируют до одинакового пропорционального размера».
Общий размер мозга меняется вместе с размером тела, но обычная закономерность в пределах линии животных, называемая «правилом Галлера», заключается в том, что самые маленькие виды имеют самый большой мозг по отношению к размеру их тела.
Например, западная горилла в среднем на несколько дюймов короче восточной гориллы, но их мозг примерно одинакового размера. Это означает, что мозг западной гориллы будет составлять большую часть всего тела, чем восточная горилла, согласно правилу Галлера.
Люди, однако, являются исключением из правила Галлера. Наш общий размер мозга намного больше, чем размер нашего тела у приматов. Так как же эволюционировал наш большой мозг? О'Доннелл и его команда надеялись, что бумажные осы начнут давать какие-то подсказки.
Они провели исследование (опубликованное в Биологическом журнале Линнеевского общества) нескольких видов бумажных ос из таксономической трибы Eponini, чтобы определить, связаны ли размеры их тел с размерами различных частей их тела. мозг.
«Эти осы имеют огромный диапазон размеров среди видов - самый крупный вид был более чем в 25 раз больше самого маленького», - сказал О'Доннелл. «И, что важно, их мозг разделен на отдельные области, которые выполняют разные функции мозга, такие как обработка зрительных и химических (запах и вкус) входных данных».
Команда обнаружила, что мозг осы, по-видимому, следует правилу Галлера. Если вы маленькая бумажная оса, ваш мозг будет примерно такого же размера, как у любого из ваших родственников. Но это не означает, что отдельные области вашего мозга будут соответствовать вашим старшим собратьям.
В правиле Галлера есть небольшая оговорка, по крайней мере, когда речь идет об осах. Когда размеры их тела уменьшились, пропорциональный размер их мозга действительно увеличился. Однако некоторые из специфических сложных областей их мозга этого не сделали.
«У более мелких видов общий размер мозга оставался почти постоянным по мере эволюции меньших тел, но некоторые области мозга быстро сокращались», - объяснил О'Доннелл.
«Грибовидные тела» ос (совокупность нервных волокон, которые участвуют в обучении, памяти и сенсорной интеграции) и антенные лопасти (обрабатывающие химическую информацию) значительно уменьшились в пропорциональном размере у ос с меньшим телом.
В общей сложности О'Доннелл и его команда исследовали 94 осы 19 видов, обитающих в Коста-Рике. Их выводы о сокращении сложных областей мозга подтвердились, за исключением одного вида.
О'Доннелл и его команда обнаружили, что у Apoica pallens необычно уменьшены оптические доли (используемые для зрения), в то время как его грибовидные тела в частях мозга, обрабатывающих визуальную информацию, были намного больше, чем ожидалось.
Но почему?
«Мы считаем, что их необычные структуры мозга связаны с их ночным поведением», - сказал О'Доннелл. «Apoica - это род ос, у которых развилась способность летать и охотиться ночью».
Такая адаптация мозга к окружающей их среде, безусловно, возможна - и не только у них, а у любого вида.
«Мы предсказываем, что другие виды насекомых, которые совершили серьезные переходы в окружающей среде - от дневного образа жизни к ночному или от наземного к подземному - будут демонстрировать отклонения структуры мозга от ожидаемого размера тела для их происхождения», - сказал О'Доннелл.
Это один из первых случаев, когда определенные структуры мозга рассматриваются таким образом. В связи с этим много непонятного. Исследователи не уверены, какое фактическое влияние на ос могут иметь мозговые доли разного размера. И также неясно, характерны ли такие изменения для этих ос или могут быть частью эволюции всего спектра общественных насекомых (пчел, муравьев, термитов и т. д.) или других видов животных.
«Наши результаты показывают, что исследования соотношения размера мозга и тела не должны предполагать, что все части мозга равны», - сказал О'Доннелл. «И мы надеемся, что прокладываем путь к более глубокому пониманию того, как развивался более крупный и сложный мозг животных».