大型動物大腦應(yīng)該如何生長的謎團(tuán)可能終于解開了

動物的大腦質(zhì)量和身體質(zhì)量相關(guān)的想法是有道理的：畢竟，較大的動物往往比較小的表親擁有更大的大腦。

然而，事實證明，很難找到一個明確的模型來解釋這兩個數(shù)字是如何相互關(guān)聯(lián)的。

一項新研究發(fā)表在自然生態(tài)學(xué)與進(jìn)化本月表明，這個問題源于長期以來關(guān)于兩個質(zhì)量之間數(shù)學(xué)關(guān)系的假設(shè)中的一個根本錯誤。

該研究提出了一種替代模型，該模型既能更好地適應(yīng)數(shù)據(jù)，又能解釋其他幾個長期存在的關(guān)于大腦進(jìn)化的問題。

正如該研究所解釋的那樣，幾十年來的普遍假設(shè)是，身體和大腦質(zhì)量之間的關(guān)系遵循一個相對簡單的關(guān)系冪律.然而，這種提議的關(guān)系引起了激烈的爭論，因為它似乎并不適用于所有物種群體。

到目前為止，研究人員還沒有能夠找到一個全面的這個方程的配置。特別是，不同分類層之間的差異已經(jīng)足夠令人煩惱，以至于它被賦予了自己的名字：分類級別的問題.

雖然關(guān)系的關(guān)鍵部分的價值和來源都被稱為異速生長成分一直是大量辯論的主題，這篇新論文解決了一個更基本的問題：我們假設(shè)大腦質(zhì)量和身體質(zhì)量之間的關(guān)系遵循某種對數(shù)線性關(guān)系是否正確。

為此，作者采用了一個包含1,504個哺乳動物大腦/身體質(zhì)量值的廣泛數(shù)據(jù)集，并研究了哪種模型最適合這些數(shù)據(jù)。

他們發(fā)現(xiàn)，這種關(guān)系不是對數(shù)線性的，而是對數(shù)曲線：當(dāng)以對數(shù)刻度繪制時，圖形本身必須彎曲以適應(yīng)它。

作者測試了幾種不同的方程來構(gòu)建這條曲線，發(fā)現(xiàn)最適合的是二階多項式——人們在高中時往往會遇到的那種二次方程。

曲線的主要特征那是“隨著哺乳動物質(zhì)量的增加，腦質(zhì)量隨著體重的增加而增加的速度會降低”。因此，它預(yù)測非常大的動物的大腦比線性模型預(yù)測的要小——這正是數(shù)據(jù)集顯示的。

擁有一條可以擬合大腦/身體關(guān)系的曲線，可以進(jìn)行比較在先前模型下具有明顯不同的異速生長系數(shù)的組之間進(jìn)行比較。

該研究證明了新模型的一個優(yōu)點(diǎn)：“[它]使研究性狀（或相對性狀）隨時間演變的進(jìn)化趨勢成為可能。為此，它研究了大腦質(zhì)量增加的速度，或者換句話說，研究了較大大腦進(jìn)化的速度。它發(fā)現(xiàn)物種之間存在顯著差異。

不出所料，靈長類動物進(jìn)化出大大腦速度非?？?，但嚙齒動物和食肉動物也是如此。只有三組動物表現(xiàn)出隨著時間的推移大腦與體重增加的關(guān)系。

該研究主要針對哺乳動物，但作者還檢查了鳥類的身體/大腦質(zhì)量對數(shù)據(jù)集，發(fā)現(xiàn)曲線關(guān)系也非常適合該數(shù)據(jù)。但也許還有待解開的最有趣的謎團(tuán)是為什么大腦和身體質(zhì)量以這種方式相關(guān)。

這個問題仍然是一個非常懸而未決的問題，它的答案很可能有很多關(guān)于動物如何以及為什么以它們現(xiàn)在的方式進(jìn)化的東西。

作為研究在結(jié)論中說，“尋求跨物種曲線關(guān)系的理論和實證基礎(chǔ)可能會導(dǎo)致整個生物學(xué)的重大貢獻(xiàn)。

這項研究發(fā)表在自然生態(tài)學(xué)與進(jìn)化.

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