Jakie czynniki wpływają na wielkość mózgu piskląt? Zaskakujące odkrycie zespołu z udziałem naukowca z UJ

- 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 - mówi dr hab. Szymon Drobniak, współautor artykułu "Parental provisioning drives brain size in birds", który ukazał się w międzynarodowym czasopiśmie PNAS.

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. Autorzy artykułu w PNAS postanowili się jednak dowiedzieć, 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 tys. gatunków ptaków. Okazuje się, że jeszcze przed czynnikiem socjalnym, działa inny czynnik - inwestycja rodzicielska, czyli energia, 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. 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 biolog ewolucyjny z UJ.

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 - przekonuje dr hab. Szymon Drobniak. Jak dodaje, 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 - podkreśla.

Zespół naukowców na kolejnym etapie prac będzie chciał lepiej zrozumieć mechanizm ewolucyjny kształtowania mózgu. Badacze wiedzą, że chodzi o inwestycję rodzicielską, ale interesuje ich mechanizm, co się działo w trakcie ewolucji. Bo wielkość mózgu zależy od bardzo wielu czynników, jak 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 ptaki się odżywiają i w jakim klimacie żyją. Z naukowego punktu widzenia interesująca wydaje się też kwestia dostosowywania mózgu do stylu życia i proporcji względem wielkości całego ciała.

Nowe prawa konsumenta. To musisz wiedzieć!