Проверка гипотезы: влияют ли изменения среды на эволюцию больших мозгов
Несмотря на гордость за наш большой мозг, причина его появления до конца не ясна. Одна из идей — гипотеза когнитивного буфера — предполагает, что эволюция крупного мозга вызвана преимуществами быстрых и гибких поведенческих реакций на частые или неожиданные изменения окружающей среды.
Проверить эту гипотезу на людях сложно, так как в роде Homo только один ныне живущий вид. Птицы, по словам Карлоса Ботеро, доцента биологии в Университете Вашингтона в Сент-Луисе, — идеальная группа для проверки: много видов, разный размер мозга и глобальное распространение.
Раннее исследование Ботеро показало, что пересмешники в изменчивых местообитаниях имеют более сложные песни. Сложность песни — косвенный показатель способности к обучению, что, казалось, поддерживало гипотезу.
Однако оставались вопросы:
- Гипотеза требует, чтобы большой мозг повышал выживаемость, но это не было доказано.
- Неясна последовательность событий: большой мозг эволюционировал в изменчивой среде или сначала появился, а затем позволил заселить суровые местообитания?
Ботеро вместе с Тревором Фристоу и Эндрю Иваниуком решили проверить каждое из предположений гипотезы отдельно. Их исследование, опубликованное 25 сентября в Nature Ecology and Evolution, дало неожиданные результаты.
Ключевые выводы
Большой мозг действительно помогает выживать в изменчивых условиях. Учёные проанализировали данные Breeding Bird Survey (мониторинг популяций птиц Северной Америки) и климатические данные. Виды с относительно большим мозгом сохраняли стабильные популяции в условиях сильных колебаний температуры, осадков и продуктивности среды. Механизм гипотезы работает.
Но большой мозг не чаще эволюционировал в изменчивых местообитаниях. Реконструкция эволюционной истории птиц с помощью глобальной филогении показала, что переход к большому мозгу с одинаковой вероятностью происходил как в стабильных, так и в изменчивых условиях.
Птицы с уже развитым большим мозгом успешнее колонизировали изменчивые среды. Это объясняет, почему сегодня мы наблюдаем связь между большим мозгом и жизнью в переменчивых условиях.
"Результаты были довольно неожиданными, — сказал Фристоу. — Мы показали, что большой мозг даёт преимущество в выживании. Но при этом большие мозги часто эволюционировали в стабильных, а не в изменчивых местообитаниях".
Методология и ограничения
- Учёные использовали не абсолютный, а относительный размер мозга (скорректированный на размер тела). Например, мозг ворона пропорционально намного больше, чем у курицы.
- "Корреляция между относительным размером мозга и когнитивными способностями у птиц лучше, чем у млекопитающих, — отметил Ботеро. — Хотя это неидеальный показатель, он один из лучших для сравнения видов в больших таксономических масштабах".
- Вся область исследований, по словам Ботеро, "сопряжена с оговорками".
Итог
Исследование подтвердило, что большой мозг служит адаптивным преимуществом для жизни в нестабильных условиях, но опровергло, что сама изменчивость среды была главной движущей силой его эволюции. Скорее, развитый мозг, возникший по другим причинам, впоследствии расширил экологическую нишу видов, позволив им заселять разнообразные и суровые местообитания.
Таким образом, причина первоначальной эволюции большого мозга у птиц (и, возможно, у людей) остаётся загадкой.