En hyacintara (Anodorhynchus hyacinthinus). Tristan Barrington/Shutterstock

Som ägare till några av de största hjärnorna i djurriket antar vi människor ofta att kognitiv prestation, uppgiftslösning och sociala interaktioner var de grundläggande ingredienserna som främjade utvecklingen av våra komplexa hjärnor.

Vår ny studie, nyligen publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, utmanar detta intuitiva antagande.

Tillsammans med andra biologiska och ekologiska faktorer förlorar kognitiva och sociala faktorer sin ledande roll för att driva på ökad hjärnstorlek. Istället är det mängden föräldravård avkomman får som stödjer en större hjärna.

Hjärnor är dyra

Hjärnan är en av de mest kostsamma organ i ett djurs kropp – neural aktivitet kräver stora mängder energi. Ju större hjärnan är, desto mer energi behöver den för att upprätthålla sig själv.

Biologer har länge antagit att denna stora kostnad måste komma med några solida fördelar som tillhandahålls av att vara storhjärnad. Några av de föreslagna fördelarna var kognitiva färdigheter, förmågan att lösa svåra problem och engagera sig i komplexa sociala interaktioner.

Att titta på människor, människoapor och andra primater verkade bekräfta detta antagande: våra stora hjärnor används rutinmässigt i situationer som kräver kreativa lösningar, Samt till upprätthålla social integritet i stora grupper.

Det finns ett problem med detta resonemang. Stora hjärnor tar lång tid att växa och medan de gör det behöver de fortfarande stora mängder bränsle (även mer än i vuxen ålder). De är också betydligt mindre kraftfulla innan de når sin slutliga storlek och komplexitet. Växande djur skulle därför få "betala" för växande hjärnor, men skulle inte kunna använda hjärnans kraft under en längre tid.

Fågelhjärnundersökningar

För att lösa denna uppenbara paradox bestämde vi oss för att se bort från däggdjur, som traditionellt används i hjärnforskning – men som också nästan uteslutande har studerats i kognitionssammanhang. Istället dök vi in ​​i fågelvärlden. Fåglar är fantastiska modeller i många evolutionära studier: de är extremt olika, har ett brett utbud av livsstilar och lever i nästan alla vilda livsmiljöer på jorden.

Fåglars hjärnstorlekar är också enormt varierande, allt från relativt småhjärniga kycklingar och strutsar till några av de smartaste arterna med stor hjärna som papegojor och korvider.

I förhållande till sin stora kroppsstorlek är strutsar bland fåglarna med minst hjärna. Shutterstock

Observera att vi här syftar på relativ hjärnstorlek. Vi är med andra ord intresserade av hjärnans storlek i förhållande till djurets hela kropp. Det är trots allt lätt att ha en stor hjärna (i absoluta tal) om man är ett stort djur i allmänhet. Sådana kroppsstorleksrelaterade ökningar i hjärnstorlek skulle inte heller nödvändigtvis leda till förbättrad kognition.

Vår analys inkluderade mer än 1,000 XNUMX fågelarter för vilka vi hade data om hjärnstorlek. Vi samlade också in många andra variabler som kan vara relevanta som potentiella drivkrafter för hjärnstorlek: klimatet varje art lever i; om det är migrerande eller inte; hur den äter och vad dess huvudsakliga födokälla är.

Viktigast av allt, för alla inkluderade arter, kunde vi hitta uppgifter om hur sociala och samarbetsvilliga de var och hur mycket föräldravård de gav sina avkommor.

Det börjar i boet

Vår analys visade att, i kombination med alla inkluderade variabler, sociala faktorer endast var svagt relaterade till hjärnstorleksvariation hos fåglar.

Det visade sig att samarbete och att leva i större grupper – omständigheter som vanligtvis antas vara starkt kopplade till stora och komplexa hjärnor – nästan inte spelade någon roll som orsaker till exceptionell brainness.

Av alla analyserade artegenskaper visade endast de som var direkt kopplade till föräldravård och försörjning av avkomma starka samband med hjärnstorlek. Våra data visade att arter som matade sina ungar under en längre tid var arter med några av de största hjärnorna (igen, i förhållande till kroppsstorleken).

Utvecklingsstilen betydde också mycket. Fåglar kan enkelt delas in i två stora grupper. Precociala arter är sådana där ungdjur kläcks från ägg som redan är relativt välutvecklade (som höns, ankor, gäss), som kräver lite eller ingen matning.

Altriciala fåglar föds hjälplösa, men om de matas under långa perioder av sina föräldrar kan de växa större hjärnor. Shutterstock

Altriciala fåglar, däremot, kläcks kraftigt underutvecklade. Vanligtvis är deras ungar blinda, nakna och helt beroende av sina föräldrars vård. Denna grupp inkluderar några av de mest kända fågelgrupperna vi möter varje dag, som sparvar, mesar, rödhaker och finkar.

Eftersom altriciala fåglar får relativt mer vård av sina föräldrar, förutspådde vi att de också skulle kunna utveckla större hjärnor – ett mönster som vi ser tydligt i våra data.

Även om det är utmanande ur andra existerande hypotesers synvinkel (som den "sociala hjärnhypotesen" som nämndes tidigare), är våra resultat mycket vettiga.

Som sagt tidigare är hjärnor enorma konsumenter av energi. Om denna energi inte kan tillhandahållas på vanligt sätt (eftersom en ungdom har en underutvecklad hjärna och inte kan livnära sig själv), måste den tillföras genom föräldramatning.

Följde den mänskliga hjärnans utveckling fågelvägen?

Våra resultat väcker en intressant fråga – följde den evolutionära historien om däggdjurs- och mänskliga hjärnor samma logik? Berorde det mer på föräldravård än på utvidgningen av sociala beteenden och kooperativa interaktioner?

Troligtvis Ja. Det finns bevis för att stor acceleration av mänsklig hjärnstorlek evolution var förknippad med ökat antal vårdgivare och långvarig försörjning av ungdomar långt upp i tonåren.

Det verkar också som att däggdjurens hjärnstorlek verkligen begränsas av mängden energi som mödrar kan överföra till sin avkomma fram till avvänjningen. När det gäller att ha en stor hjärna verkar det som att föräldrars kärlek och omsorg kommer före varje efterföljande lärande.

Om författaren

Szymek Drobniak, DECRA Fellow, UNSW Sydney

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

books_science