히아신스 마카우(Anodorhynchus hyacinthinus). 트리스탄 배링턴/Shutterstock
동물계에서 가장 큰 두뇌를 소유하고 있는 우리 인간은 종종 인지 능력, 과제 해결 및 사회적 상호 작용이 복잡한 두뇌의 진화를 촉진하는 기본 요소라고 가정합니다.
당사의 새로운 연구, 최근 National Academy of Sciences 회보에 게재된 이 직관적인 가정에 도전합니다.
다른 생물학적 및 생태학적 요인과 함께 인지적 및 사회적 요인은 뇌 크기 증가를 주도하는 주요 역할을 상실합니다. 대신, 더 큰 뇌를 지원하는 것은 자손이 받는 부모의 보살핌의 양입니다.
뇌는 비싸다
뇌는 가장 값비싼 장기 동물의 몸에서 – 신경 활동에는 많은 양의 에너지가 필요합니다. 뇌가 클수록 스스로를 유지하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.
생물학자들은 오랫동안 이 큰 비용이 큰 뇌를 통해 제공되는 몇 가지 확실한 이점과 함께 와야 한다고 생각했습니다. 제안된 이점 중 일부는 인지 기술, 어려운 문제를 해결하고 복잡한 사회적 상호 작용에 참여하는 능력이었습니다.
인간을 살펴보면 유인원과 다른 영장류는 다음과 같은 가정을 확인하는 것 같습니다. 창의적인 솔루션, 그리고에 대규모 그룹에서 사회적 무결성 유지.
이 추론에는 한 가지 문제가 있습니다. 큰 뇌는 성장하는 데 오랜 시간이 걸리며 성장하는 동안 여전히 상당한 양의 연료가 필요합니다(심지어 배우기 성인기보다) 또한 최종 크기와 복잡성에 도달하기 전에는 훨씬 덜 강력합니다. 따라서 성장하는 동물은 성장하는 두뇌에 대해 "지불"해야 하지만 상당한 시간 동안 두뇌의 힘을 사용할 수 없습니다.
조류 뇌 조사
이 명백한 역설을 해결하기 위해 우리는 전통적으로 뇌 연구에 사용되었지만 인지의 맥락에서 거의 독점적으로 연구된 포유류에서 눈을 떼기로 결정했습니다. 대신 우리는 새의 세계로 뛰어들었습니다. 새는 많은 진화 연구에서 놀라운 모델입니다. 새는 매우 다양하고 다양한 생활 방식을 가지고 있으며 거의 거의 지구상의 모든 야생 서식지.
새의 뇌 크기는 상대적으로 뇌가 작은 닭과 타조에서 앵무새나 까마귀와 같은 가장 똑똑한 뇌가 큰 종에 이르기까지 매우 다양합니다.
큰 몸집에 비해 타조는 머리가 가장 작은 새에 속합니다. Shutterstock
여기서 우리는 상대적인 뇌 크기를 언급하고 있습니다. 즉, 우리는 동물의 몸 전체와 관련하여 뇌의 크기에 관심이 있습니다. 결국, 당신이 일반적으로 큰 동물이라면 (절대적으로) 큰 뇌를 갖는 것은 쉽습니다. 이러한 신체 크기와 관련된 뇌 크기의 증가가 반드시 인지 능력 향상으로 이어지지는 않습니다.
우리의 분석에는 뇌 크기에 대한 데이터가 있는 1,000종 이상의 조류가 포함되었습니다. 우리는 또한 뇌 크기의 잠재적 동인과 관련이 있을 수 있는 다른 많은 변수를 수집했습니다. 각 종이 사는 기후; 이주 여부; 그것이 먹이는 방법과 주요 식품 공급원이 무엇인지.
가장 중요한 것은 포함된 모든 종에 대해 그들이 얼마나 사회적이고 협력적인지, 그리고 그들이 자손에게 얼마나 많은 부모의 보살핌을 제공했는지에 대한 기록을 찾을 수 있었습니다.
둥지에서 시작된다
우리의 분석에 따르면 포함된 모든 변수와 함께 사회적 요인은 새의 뇌 크기 변화와 약하게 관련되어 있습니다.
일반적으로 크고 복잡한 뇌와 강하게 연결되어 있는 것으로 간주되는 상황인 협동과 더 큰 집단에서의 생활은 예외적인 두뇌의 원인으로 거의 중요하지 않은 것으로 밝혀졌습니다.
분석된 모든 종의 특성 중에서 부모의 보살핌 및 자손 공급과 직접적으로 관련된 특성만이 뇌 크기와 강한 관계를 보였습니다. 우리의 데이터는 더 오랜 시간 동안 새끼를 먹인 종이 가장 큰 뇌를 가진 종이었음을 보여주었습니다(몸 크기에 비해).
개발 스타일도 매우 중요했습니다. 새는 두 개의 큰 그룹으로 쉽게 나눌 수 있습니다. Precocial 종은 새끼가 이미 상대적으로 잘 발달된 알(예: 닭, 오리, 거위)에서 부화하여 먹이를 거의 또는 전혀 필요로 하지 않는 종입니다.
Altricial 새는 무력하게 태어나지만 부모가 오랫동안 먹이를 주면 더 큰 뇌를 키울 수 있습니다. Shutterstock
대조적으로 Altricial 새는 심하게 발달되지 않은 상태에서 부화합니다. 일반적으로 새끼는 눈이 멀고 알몸이며 부모의 보살핌에 전적으로 의존합니다. 이 그룹에는 참새, 가슴, 울새, 핀치새와 같이 우리가 매일 접하는 가장 잘 알려진 조류 그룹이 포함됩니다.
다른 새는 상대적으로 부모로부터 더 많은 보살핌을 받기 때문에 우리는 새가 더 큰 뇌를 진화시킬 수 있어야 한다고 예측했습니다. 데이터에서 명확하게 볼 수 있는 패턴입니다.
기존의 다른 가설(예: 앞서 언급한 "사회적 뇌 가설")의 관점에서 도전적이라 할지라도 우리의 결과는 많은 의미가 있습니다.
앞서 말했듯이 두뇌는 거대한 에너지 소비자입니다. 이 에너지를 일반적인 방법으로 제공할 수 없다면(청소년의 뇌가 발달하지 않아 스스로 먹을 수 없기 때문에) 부모의 먹이를 통해 공급해야 합니다.
인간의 뇌 진화는 새의 길을 따랐을까?
우리의 결과는 흥미로운 질문을 제기합니다. 포유류와 인간 두뇌의 진화 역사는 같은 논리를 따랐습니까? 사회적 행동과 협력적 상호 작용의 확장보다 부모의 보살핌에 더 의존했습니까?
아마도 그렇습니다. 인간 두뇌 크기 진화의 큰 가속이 다음과 관련되었다는 증거가 존재합니다. 간병인의 증가 과 장기 프로비저닝 사춘기에 접어든 청소년들.
또한 포유동물의 뇌 크기는 어미가 젖을 뗄 때까지 자손에게 전달할 수 있는 에너지의 양에 의해 제약을 받는 것 같습니다. 큰 두뇌를 갖는 것과 관련하여 부모의 사랑과 보살핌은 후속 학습보다 먼저 나타납니다.
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