Hur utvecklade elefanter en sådan stor hjärna? Klimatförändring är en del av svaret

Hur utvecklade elefanter en sådan stor hjärna? Klimatförändring är en del av svaret

Elefanter har länge fascinerat vår uppmärksamhet, delvis på grund av deras stora storlek och majestät. Men vi är också slagna av deras komplexa beteende. På vissa sätt fascineras vi för att detta beteende återspeglar våra mest humana känslor. Till exempel har elefanter upprepade gånger observerats med hjälp av verktyg och sörja för sina döda.

Deras evolutionära historia är också intressant. Det är parallellt med människor "på många sätt. Elefantfäder ursprung i Afrika, precis som vår. Deras afkomlingar, bland dem mammoter, gick ut ur Afrika för att bo på andra kontinenter. Och i processen utvecklade de den största hjärnan hos alla markdjur. Den väger runt 5kg, medan våra egna hjärnor väga 1.4kg.

Men vad körde detta speciella element av elefantutveckling? Även om den fossila posten av elefantfäder är rik med nästan 300-arter beskrivna - Vi har helt enkelt inte känt svaret länge. Från den tidigaste arten med små hjärnor till de moderna elefanterna med stora hjärnor fanns en nästan 30 miljoner år lång gap i vår kunskap.

Nu, tack vare avancerade skanningstekniker och toppmodern statistisk rekonstruktion av förfäder, har vi svaret. Ett team av forskare från Sydafrika, Europa och Nordamerika - inklusive oss - har tillbringat sex år med att rekonstruera den första exakta tidslinjen för hjärnutveckling i elefantlinjen. Resultaten av detta internationella samarbete har publicerats i Scientific Reports.

Och svaret på den här långvariga frågan? Klimatförändringarna är en stor del av det. Ett klimatförändring, tillsammans med andra miljöförstörningar och invasion av konkurrenter och nya rovdjur spelade all sannolikt en viktig roll för att omforma de gamla elefanternas hjärnor. Att veta detta löser inte bara ett långvarigt vetenskapligt mysterium. Det betyder också att vi har ett sätt att förstå hur moderna arter kan anpassa sig till den nuvarande klimatkrisen.

Klimatförändringar

Vår undersökning visade att hjärnstorleken i förfäderliga elefanter ökade i två pulser, ungefär 26 och 20 för miljoner år sedan. Encefaliseringskvoten (ett mått på relativ hjärnstorlek korrigerad för kroppstorlek) fördubblades under varje puls. Detta förvandlade den lilla hjärnan hos tidiga elefantrelaterade till en stor hjärna som är jämförbar på alla sätt än hos moderna arter.

Påtagligt, dessa två pulser av tillväxt i hjärnstorlek motsvarar perioder av väsentliga miljöförstörningar i Afrika. Några 26 miljoner år sedan, Antarktis frystes för första gången, vilket orsakade en global klimatförändring. Afrikas täta regnskogar blev till savannor och öknar.

Klimatet då ändras igen omkring 20 miljoner år sedan för att återgå till en varmare och våtare afrikansk miljö. Denna klimatiska instabilitet kompletterades med utseendet på en gångbron mellan Asien och Afrika.

Före 20 miljoner år sedan var Afrika verkligen en isolerad kontinent. Men på grund av kontinentaldrift kolliderade den så småningom med Levanten (området som omfattar modern dag Palestina, Israel, Libanon, Syrien, Jordanien och Irak), vilket möjliggör invasionen av rivaliserande växtätare och nya rovdjur från Asien. Den invasiva faunan inkluderade förfäderna i dagens lejon, zebra, noshörning, flodhäst och antiloper. De stora aporna fanns inte ännu. Några stora arter dog ut under denna tid; den mest kända är arsinoitherium, en rhino-liknande släkting av elefanter.

Förfädernas elefanter måste anpassa sig eller utgå. Vid den tiden var de fortfarande relativt små djur, storleken på en tapir, endast med en kort stam. Vi förutser att en större hjärna möjliggjorde mer beteendemässig flexibilitet: att vara mer undersökande, att migrera för att leta efter mat, att klara av en större mängd dieter (löv, frukt, gräs) och att komma ihåg placeringen av avlägsna vattenhål under torra perioder , till exempel. En större hjärna kan ha hjälpt dem att förklara konkurrenter och undvika rovdjur.

Kropps och hjärnstorlek

Elefanter hjälpades också av att de blev så stora. Att vara stor öppnar en helt ny värld av fördelar: det hindrar rovdjur och när matresurser och vatten är knappa kan en stor kropp lagra mer fett och vatten, och en större tarm kan smälta mat mer effektivt.

Vi fann att hjärnstorleken utvecklades tätt med kroppsstorlek i elefantlinjen. Detta föreslår att utvecklingen av en stor kropp inte är helt oberoende av en stor hjärna. Elefantens stora hjärna utvecklades troligtvis inte bara för mer beteendemässig flexibilitet, utan också hand i hand med sin stora kropp. Detta är en försiktighetshistoria om tolkning av hjärnstorlek endast i ljuset av retrospektivt tillämpade konjunkturbehov för större intelligens.

Enkelt uttryckt, när det konstateras att en viss linjans hjärnstorlek ökade, hoppas folk till slutsatsen att detta beror på att linjen behövde bli smartare för att överleva. Men vi får inte glömma att hjärnstorleken är korrelerad med många andra variabler: Kroppstorlek är ett exempel. Behandlingslängden är en annan (mer tid i livmodern motsvarar en större hjärna). Vanligtvis tror folk att det är biverkningar av en större hjärna, men vad händer om en större hjärna faktiskt var biverkningen av en större kroppsmassa? Vad händer om det naturliga urvalet endast handlade om kroppsstorlek, och hjärnstorlek var bara en passagerare?

Svar på dessa frågor är fortfarande pågående. Men när vårt arbete fortskrider blir bilden tydligare. Tack vare vår forskning är det nu uppenbart att miljöförstörningar, inklusive klimatförändringar och invasion av konkurrenter och nya rovdjur, spelat en viktig roll för att omforma hjärnan till förfädernas elefanter och deras beteende.Avlyssningen

Om Författarna

Julien Benoit, Postdoc i Vertebrate Palaeontology, University of the Witwatersrand och Paul Manger, professor i jämförande och evolutionär neurobiologi, University of the Witwatersrand

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

relaterade böcker

Livet efter kol: Nästa globala omvandling av städer

by Peter Plastrik, John Cleveland
1610918495Framtiden för våra städer är inte vad det brukade vara. Den moderna stadsmodellen som tog hållet globalt under tjugonde århundradet har överlevt sin användbarhet. Det kan inte lösa de problem som det hjälpte till att skapa - särskilt global uppvärmning. Lyckligtvis utvecklas en ny modell för stadsutveckling i städer för att aggressivt hantera klimatförändringarnas verklighet. Det förändrar hur städer utformar och använder fysiskt utrymme, genererar ekonomisk rikedom, konsumerar och spenderar resurser, utnyttjar och upprätthåller de naturliga ekosystemen och förbereder sig för framtiden. Finns på Amazon

Den sjätte utrotningen: En onaturlig historia

av Elizabeth Kolbert
1250062187Under de senaste hälften miljarder åren har det funnits fem massutrotningar, när livet på jorden plötsligt och dramatiskt kom fram. Forskare runt om i världen övervakar för närvarande den sjätte utrotningen, som förutspås vara den mest förödande utrotningshändelsen sedan asteroidpåverkan som utplånade dinosaurierna. Den här gången är katastrofen oss. I prosa som är omedelbart öppen, underhållande och djupt informerad, Ny Yorker författaren Elizabeth Kolbert berättar för oss varför och hur människor har förändrat livet på planeten på ett sätt som ingen art har tidigare. Interweaving forskning i ett halvt dussin discipliner, beskrivningar av den fascinerande arten som redan har gått vilse, och utrotningshistoria som ett koncept, ger Kolbert ett rörligt och omfattande redogör för försvinnandena före våra ögon. Hon visar att den sjätte utrotningen sannolikt kommer att vara mänsklighetens mest varaktiga arv, vilket tvingar oss att ompröva den grundläggande frågan om vad det innebär att vara mänsklig. Finns på Amazon

Klimatkrig: Kampen för överlevnad som världsöverhettning

av Gwynne Dyer
1851687181Vågor av klimatflyktingar. Dussintals misslyckade stater. All-out krig. Från en av världens stora geopolitiska analytiker kommer en skrämmande glimt av den strategiska verkligheten i den närmaste framtiden, när klimatförändringen driver världens makt mot överlevnadspolitiken. Forntida och orättvisa, Klimatkrig kommer att bli en av de viktigaste böckerna under de kommande åren. Läs det och ta reda på vad vi ska på. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}