Zaangażowanie rodzicielskie wpływa na wielkość mózgu piskląt, jeszcze nim rozpoczną one interakcje z innymi osobnikami - ustalili badacze. - To nas zaskoczyło. W dotychczasowych modelach za pierwszorzędne uznawano bowiem czynniki socjalne - powiedział dr Szymon Drobniak z UJ, współautor badań.
- Wielkość mózgu zaczęła się u ptaków zmieniać dopiero po tym, jak na drodze ewolucji doszło do znaczącej zmiany w opiece nad potomstwem. Czyli najpierw zmieniła się historia życia, a jej konsekwencją była zmiana wielkości mózgu – powiedział dr Szymon Drobniak, biolog ewolucyjny z UJ, współautor publikacji w "PNAS" (DOI: 10.1073/pnas.2121467120).
Pytanie, jakie czynniki wpływają na wielkość mózgu i dlaczego nie wszystkie organizmy na drodze ewolucji dążyły do jego powiększania, skoro daje on wiele korzyści, jest jednym z najstarszych problemów do rozwiązania w biologii ewolucyjnej. Powszechna jest wiedza o tym, że mózg powiększa się pod wpływem zdolności do interakcji z innymi osobnikami (tzw. czynniki socjalne). Autorzy artykułu w PNAS postanowili jednak dowiedzieć się, jaki inny czynnik stymuluje mózg, jeszcze zanim w pełni się rozwinie - i w ten sposób umożliwi działanie czynników socjalnych. W tym celu naukowcy dokonali metaanalizy danych dla blisko 4 000 gatunków ptaków. Okazuje się, że jeszcze przed czynnikiem socjalnym, działa inny czynnik - inwestycja rodzicielska – czyli energia (np. czas i pokarm), jaką rodzice wkładają w rozwój potomstwa od pierwszych chwil narodzin. Inwestycja rodzicielska - inaczej zaangażowanie rodzicielskie, odgrywa też znacznie ważniejszą rolę, niż czynniki socjalne.
- To nas zaskoczyło, bo stoi w sprzeczności z dotychczasowymi modelami, które na pierwszym miejscu stawiały czynniki socjalne. Wyniki naszej analizy redukują znacząco wartość cech socjalnych w wyjaśnianiu ewolucji wielkości mózgu – stają się one drugorzędne – powiedział Drobniak. I dodał, że prawdopodobnie te ustalenia można przenieść także na ewolucję wielkości mózgów u ssaków.
- U niektórych grup ssaków widzieliśmy, że mózgi są większe tam, gdzie samice dłużej karmią swoje młode i dostarczają im bardziej energetyczne mleko. Problem polega na tym, że na bardzo wielu poziomach ten trend jest połączony z socjalnością i naukowcom ciężko było te czynniki rozdzielić, żeby zbadać ich faktyczny wpływ – tłumaczy Drobniak.
Ptaki okazały się dobrą grupą do badania, bo - w przeciwieństwie do ssaków - naukowcy mogą śledzić rozwój ich mózgów już na bardzo wczesnym etapie. U ssaków mózg rozwija się na etapie życia płodowego, co utrudnia prowadzenie badań nad znaczeniem zaangażowania rodzicielskiego.
- U ptaków jest łatwiej, bo całość rozwoju płodowego odbywa się na zewnątrz ciała samicy (po złożeniu jaja). Możemy więc zmierzyć wielkość jaja, która jest związana z tym, ile w tym jaju jest składników odżywczych. Po wykluciu się pisklęcia, również możemy dokładnie obserwować, ile energii rodzice inwestują w rozwój potomstwa. Wpływ zaangażowania rodzicielskiego na rozwój mózgu u ptaków widzimy jak na dłoni – powiedział Drobniak.
W przypadku ptaków da się też badać osobno wpływ różnych czynników, co u ssaków jest utrudnione, bo u większości z nich cechy socjalne są nieodłącznie powiązane z zaangażownaniem rodzicielskim.
- U ptaków mamy do dyspozycji znacznie bogatszy materiał badawczy. Są ptaki socjalne i mniej socjalne – takie, które mają duży, albo mały stopień opieki nad potomstwem – duży, albo mały stopień inwestycji rodzicielskiej w potomstwo. Duży lub mały stopień energetyczności pokarmu. Czyli mamy wiele ptaków o różnych kombinacjach cech i możemy je analizować niezależnie – tłumaczy Drobniak.
Naukowiec przyznaje, że na obecnym etapie prac, „wydaje się oczywiste, że czynniki socjalne nie mogły być pierwszymi”, które napędzały ewolucję mózgu, bo one pojawiają się dopiero w momencie, kiedy mózgi są duże.
- Ale dopiero my, w naszej publikacji pokazaliśmy to tak jasno – akcentuje Drobniak.
Zwraca też uwagę, że człowiek patrzy na korzyści wypływające z posiadania dużego mózgu z punktu widzenia antropocentrycznego. - No bo jak jakieś zwierzę mogłoby nie chcieć posiąść takich możliwości jak człowiek. Jednak z ewolucyjnego punktu widzenia to jest tylko jeden ze sposobów, w jaki gatunek może osiągnąć sukces ewolucyjny – tłumaczy Drobniak.
Naukowiec zdradza, że na kolejnym etapie prac, zespół będzie chciał lepiej zrozumieć mechanizm ewolucyjny kształtowania mózgu.
- Wiemy, że chodzi o inwestycję rodzicielską, ale interesuje nas mechanizm – co się działo w trakcie ewolucji. Bo wielkość mózgu zależy od bardzo wielu czynników – np. ile miejsca w czaszce ma mózg, żeby się powiększać. To z kolei zależy od morfologii czaszki - np. kształtu dzioba ptaków. A ta zależy od pokarmu, jakim się ptaki odżywiają i w jakim klimacie żyją. Więc mamy do dyspozycji bardzo dużo szczegółów, którym chcemy się przyjrzeć i zastanowić się, jak to się działo w przeszłości na bardzo pierwotnym etapie ewolucji – tłumaczy Drobniak.
Z naukowego punktu widzenia - ocenia badacz - interesująca wydaje się kwestia dostosowywania mózgu do stylu życia i proporcji względem wielkości całego ciała.
- U ptaków bardzo wyraźnie widać trend, że im dalej idziemy w ewolucji, tym ten mózg wcale nie staje się coraz większy, tylko staje się coraz bardziej dopasowany do stylu życia ptaka i wielkości jego ciała – mówi Drobniak.
Na pytanie – czy tę informację można próbować przenosić na ewolucyjny rozwój mózgu człowieka, odparł: „Ludzie mają duże mózgi, które w młodym życiu dają nam bardzo dużo korzyści, ale na starość są przyczyną chorób neurodegeneracyjnych i są dużym obciążeniem. Być może więc, ewolucja będzie upraszczała ludzki mózg”. Zastrzegł jednak, że to bardzo trudny do prognozowania temat.
Zdradził natomiast, że zespół z którym pracował nad analizą ptaków, będzie chciał poddać takiej samej metaanalizie wszystkie kręgowce.
- Przeanalizujemy dane od ryb do ssaków – czyli w bardzo dużej skali. Zobaczymy czy te wzorce, które zidentyfikowaliśmy u ptaków, zobaczymy również u innych kręgowców – powiedział Drobniak.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl, Urszula Kaczorowska, fot. Publicdomainpictures.net
