Мозг китов и дельфинов производит много тепла

Исследование показало, что большой мозг китообразных (китов и дельфинов) эволюционировал не для высокого интеллекта, а как система терморегуляции для выживания в холодной воде.

Размер мозга и интеллект

  • Утверждения о высоком интеллекте китообразных часто основаны на их крупном мозге и сложном поведении.
  • Однако структура их мозга отличается от человеческой: малая префронтальная кора и крошечный гиппокамп. Это означает, что у них нет «аппаратного обеспечения» для поведения, значительно более сложного, чем у других животных.

Почему мозг такой большой?

  • Резкое увеличение мозга у китообразных произошло около 32 миллионов лет назад, после того как они уже стали полностью водными млекопитающими.
  • Это совпало с глобальным похолоданием океана. Потеря тепла телом в воде происходит в 90 раз быстрее, чем в воздухе при той же температуре.
  • Мозг млекопитающих должен поддерживать стабильную температуру 37°C для нормальной работы. Гипотеза: давление холодной среды стало триггером для эволюции крупного мозга как термогенного органа.

Термогенная система внутри мозга

  • Исследователи изучили систему производства тепла в мозге китообразных и их сухопутных родственников — парнокопытных (бегемоты, жирафы и др.).

  • Тепло в клетках мозга производится за счёт несократительного термогенеза с помощью разобщающих белков (UCPs). Эти белки заставляют митохондрии производить тепло вместо химической энергии (АТФ).

  • Результаты сравнения:

    • Почти в три раза больше нейронов в мозге китообразных содержат UCPs по сравнению с парнокопытными.
    • От 30 до 70% глиальных клеток (клеток-«домохозяек» мозга) китообразных содержат UCPs, тогда как у парнокопытных их количество незначительно.

Выводы и значение

  • Мозг китообразных — специализированная термогенная система, которая, вероятно, эволюционировала 32 миллиона лет назад для компенсации потери тепла в воду.
  • Это открытие меняет понимание адаптации китообразных и позволяет прогнозировать последствия глобального потепления для них.
  • Виды, зависящие от полярных льдов (нарвалы, белухи), могут стать особенно уязвимыми к повышению температуры океана. Новые знания помогут направить усилия по сохранению видов наиболее эффективным образом.
2021-04-08