Ученые выяснили, почему у млекопитающих большой мозг

В крупнейшем исследовании, посвященном эволюции размера мозга млекопитающих за последние 150 миллионов лет, ученые сравнили массу мозга 1400 живых и вымерших видов, а также составили графики изменения размеров мозга и тела. Авторы опровергли долгое время считавшееся общепринятым положение о том, что уровень интеллекта животных зависит от отношения размера мозга к размеру тела, а также определили два поворотных момента в эволюции мозга млекопитающих. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Долгое время ученые считали относительный размер мозга отражением когнитивных способностей и на основе этого показателя строили основные теории эволюции жизни.

Исследователи из семи стран — биологи, эволюционные статистики и антропологи — сравнили в новом исследовании, как у млекопитающих менялся размер мозга по отношению к размеру тела на протяжении длительного периода эволюции. При этом вместо данных о массе мозга авторы использовали данные об эндокраниальном объеме черепов, полученные на основе анализа 107 окаменелостей, среди которых — черепа древних китов и самый старый из когда-либо найденных черепов обезьяны.

Авторы выяснили, что виды с самыми большими относительными размерами мозга — люди, дельфины и слоны — шли к этому разными эволюционными путями. Так, слоны со временем увеличивались в размерах, а мозг у них рос даже быстрее, чем тело. Дельфины, наоборот, становились все мельче, уменьшался и их мозг.

У человекообразных обезьян эволюция шла по пути наращивания разнообразия с общей тенденцией к увеличению размера мозга и тела. Интересно то, что ранние гоминины, представляющие человеческую линию, показали относительное уменьшение размера тела и увеличение размера мозга по сравнению с человекообразными обезьянами.

Исследователи отмечают, что выявленные ими сложные и неоднозначные паттерны совместной эволюции мозга и тела требуют переоценки глубоко укоренившейся парадигмы, согласно которой соотношение размеров мозга и тела используют как меру интеллекта любого вида.

"У многих млекопитающих с большим мозгом, таких как слоны, дельфины и человекообразные обезьяны, также наблюдается большой размер тела. Но так бывает не всегда. У калифорнийского морского льва, например, относительно небольшой размер мозга контрастирует с их выдающимся интеллектом", — приводятся в пресс-релизе австралийского Университета Флиндерса слова первого автора статьи Джерун Смаерс (Jeroen Smaers), биолога-эволюциониста из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке.

Принимая во внимание историю эволюции, текущее исследование показывает, что калифорнийский морской лев достиг низкого соотношения между мозгом и телом из-за жесткого естественного отбора по размеру тела в нише полуводных видов. Другими словами, низкий относительный размер мозга у него связан с увеличением тела, а не с уменьшением мозга.

"Мы опровергли давнюю догму о том, что относительный размер мозга связан с интеллектом, — говорит руководитель исследования Камран Сафи (Kamran Safi), научный сотрудник Института поведения животных Макса Планка в Германии. — Иногда относительно большой мозг может быть результатом постепенного уменьшения размера тела в соответствии с новой средой обитания или способом передвижения — другими словами, это не имеет ничего общего с интеллектом".

Исследование также показало, что большинство изменений в размере мозга млекопитающих произошло после двух катастрофических событий в истории Земли: массового вымирания 66 миллионов лет назад и изменения климата 23-33 миллиона лет назад.

После массового вымирания в конце мелового периода исследователи отмечают резкий сдвиг в масштабировании мозга и тела у грызунов, летучих мышей и хищников, которые устремились в пустые ниши, оставленные вымершими динозаврами. Похолодание в позднем палеогене привело к глубоким изменениям в других группах млекопитающих: эволюционные сдвиги в размерах мозга и тела претерпели тюлени, медведи, киты и приматы.