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推翻认知!哺乳动物较大的大脑可能完全与智力无关,或是环境压力的适应导致

2021-05-01 15:41 前瞻网   

来自石溪大学(Stony Brook University)和马克斯·普朗克动物行为研究所(Max Planck Institute of Animal Behavior)的科学家们拼凑了一个时间轴,显示了过去1.5亿年间哺乳动物的大脑和身体大小是如何进化的。

发表在《科学进展》杂志上的研究结果显示,大脑大小相对于身体的大小——长期以来被认为是动物智力的一个指标——在进化过程中,其实并没有遵循一个稳定的尺度。这也意味着,哺乳动物较大的大脑可能完全与智力无关。

推翻认知!哺乳动物较大的大脑可能完全与智力无关,或是环境压力的适应导致

这支由生物学家、进化统计学家和人类学家等22名科学家组成的国际团队对1400种现存和灭绝哺乳动物的大脑质量进行了比较。对于107块化石的检测——其中包括古老的鲸鱼和迄今为止发现的最古老的东半球猴子头骨——他们使用的是来自头骨的颅内体积数据,而不是大脑的大量数据。然后,研究人员对大脑的测量结果和身体大小进行分析,以比较大脑大小和身体大小在深度进化过程中的差异。

石溪大学人类学副教授、进化生物学家Jeroen Smaers说:“令人惊讶的是,现代哺乳动物大脑相对大小的很多变化,可以用它们的祖先在大灭绝和其他灾难性事件之后发生的变化来解释。”这项研究的第一作者解释称:“这包括最大的哺乳动物大脑的进化,如海豚、大象和类人猿,它们都是在2300万到3300万年前的气候变化事件之后进化出它们的极端比例的。”

根据这项研究,例如,“脑容量大”的人类、海豚和大象,通过不同的方式达到了他们的比例。大象的体型变大了,但令人惊讶的是,大脑的体积更大了。另一方面,海豚的体型通常会减小,而大脑却会增大。类人猿的身体大小各不相同,总的趋势是大脑和身体的大小都有所增加。相比之下,代表人类谱系的原始古人类与类人猿相比,身体尺寸相对减小,大脑尺寸相对增大。

这些复杂的模式促使人们重新评估一种根深蒂固的范式——即将物种的大脑大小和身体大小进行比较,以此来衡量该物种的智力。

“乍一看,考虑体型的进化轨迹似乎并不重要。毕竟,许多大脑较大的哺乳动物,如大象、海豚和类人猿也有很高的脑-体大小。但情况并非总是如此。例如,加州海狮的大脑相对较小,这与它们卓越的智力形成了对比。”

目前的研究显示,加州海狮的脑-体尺寸之所以较小,是因为对身体尺寸的强大选择压力,很可能是因为水生食肉动物多样化,进入半水生生态位。换句话说,它们的相对脑容量较小是因为它们选择了增大的体型,而不是因为它们选择了减小的大脑体积。

马普动物行为研究所的研究科学家、该研究的资深作者卡姆兰·萨菲(Kamran Safi)说:“我们推翻了一个长期以来的教条,即相对的大脑大小可以与智力相矛盾。”

“有时,相对较大的大脑可能是为了适应新的栖息地或运动方式而逐渐缩小体型的最终结果——换句话说,与智力完全无关。用相对的大脑大小作为认知能力的指标,必须与动物的进化史以及在生命之树中大脑和身体变化的细微差别相对照。”

该研究进一步表明,大脑大小的大部分变化,发生在地球历史上的两次灾难性事件之后:6600万年前的大规模灭绝和2300-3300万年前的气候转变。

作者总结说,要想真正捕捉到智力的进化过程,就需要加大对神经解剖学特征的研究力度,比如已知的高级认知过程的大脑区域。

“大脑与身体的大小当然不是独立于智力的进化,”斯麦尔斯强调说。“但实际上,这可能更表明了对大规模环境压力的更普遍适应,而不仅仅是智力方面的。”

 

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责任编辑: 4126TJ

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