大象是如何进化出这样一个大脑的? 气候变化是答案的一部分

大象是如何进化出这样一个大脑的? 气候变化是答案的一部分

大象长期以来一直吸引着我们的注意力,部分原因在于它们的庞大和威严。 但我们也很震惊 他们复杂的行为。 在某些方面,我们着迷,因为这种行为呼应了我们最人道的感受。 例如,大象已经使用工具和屡次观察到 悲伤他们的死人.

他们的进化历史也很有趣。 它在很多方面与人类平行。 大象的祖先 起源 在非洲,就像我们一样。 他们的后代,其中包括猛犸象,走出非洲居住在其他大陆。 在这个过程中,他们进化出了任何陆地动物的最大脑。 它的重量 在5kg附近,而我们自己的大脑 称重1.4kg.

但是什么驱动了大象进化的这个特殊元素? 即使大象祖先的化石记录丰富 - 有 几乎描述了300物种 - 很长一段时间我们根本就不知道答案。 从最早的小脑动物到大脑的现代大象,有一个 几乎是30百万年 我们的知识差距。

现在,由于先进的扫描技术和最先进的祖先特征统计重建,我们得到了答案。 来自南非,欧洲和北美的科学家团队 - 包括我们 - 花了六年时间重建大象血统中第一个精确的大脑进化时间线。 这次国际合作的结果 已发表在科学报告中.

这个长期存在的问题的答案是什么? 气候变化是其中很大一部分。 气候的变化,以及其他环境破坏以及对竞争对手和新捕食者的入侵都可能在重塑古代大象的大脑中发挥了重要作用。 知道这不仅解决了长期存在的科学谜团。 这也意味着我们有办法了解现代物种如何适应当前的气候危机。

与气候相关的变化

我们的调查显示,祖先大象的大脑尺寸增加了两个脉冲,大约是26和20百万年前。 在每次脉冲期间,脑化商(针对身体大小校正的相对大脑尺寸的量度)加倍。 这将早期大象亲属的小脑变成了一个大脑,可以与现代物种相媲美。

值得注意的是,这两个大脑尺寸增长的脉冲对应于非洲大量环境破坏的时期。 一百万年前的26, 南极洲被冻结了 这是第一次引起全球气候干旱化。 非洲茂密的雨林变成了稀树草原和沙漠。

气候呢 又改变了 大约100万年前的20将恢复到更加温暖和潮湿的非洲环境。 亚洲和非洲之间的陆桥外观补充了这种气候不稳定性。

在20万年之前,非洲确实如此 一个孤立的大陆。 但由于大陆漂移,它最终与黎凡特(包括现代巴勒斯坦,以色列,黎巴嫩,叙利亚,约旦和伊拉克在内的地区)相撞,使得对手的食草动物和来自亚洲的新食肉动物入侵。 入侵动物群包括现代狮子,斑马,犀牛,河马和羚羊的祖先。 大猩猩还没有存在。 在此期间,一些大型物种灭绝了; 最着名的是 埃及重脚兽,大象的犀牛般的亲戚。

祖先的大象不得不适应或灭绝。 那时,他们仍然是相对较小的动物,一只tap的大小,只有一个短的树干。 我们假设一个更大的大脑能够带来更多的行为灵活性:更具探索性,迁移到寻找食物,应对更多种类的饮食(叶子,果实,草),并记住干旱期间远处水潭的位置, 例如。 一个更大的大脑可能帮助他们超越竞争对手,避免掠夺者。

身体和大脑的大小

大象也因为它们变得如此之大而得到了帮助。 大规模开辟了一个全新的优势世界:它阻止捕食者,当食物资源和水稀缺时,大体积可以储存更多的脂肪和水,更大的肠道可以更有效地消化食物。

我们发现大脑的大小与大象血统中的体型紧密共同演化。 这表明大体的进化并不完全独立于大脑。 大象的大脑可能会进化,不仅是为了更多的行为灵活性,而且还与他们的大身体携手共进。 这是一个关于解释大脑大小的警示故事,仅仅是根据回顾性应用的更大智力的推测需求。

简单地说,当发现给定血统的大脑尺寸增加时,人们会得出结论,这是因为血统需要变得更聪明才能生存。 但我们不能忘记,大脑的大小与许多其他变量相关:身体大小就是一个例子。 妊娠期长度是另一个(子宫中的更多时间等于更大的脑)。 通常,人们认为这些是大脑的副作用,但如果更大的大脑实际上是更大体重的副作用呢? 如果自然选择仅对身体尺寸起作用,而大脑尺寸只是乘客怎么办?

这些问题的答案仍有待解决。 但随着我们工作的进展,图片变得越来越清晰。 由于我们的研究,现在很明显环境破坏,包括气候变化,以及对竞争对手和新捕食者的入侵,在重塑祖先大象的大脑及其行为方面发挥了重要作用。谈话

作者简介

Julien Benoit,脊椎动物古生物学博士后, 威特沃特斯兰德大学 和保罗·曼格,比较和进化神经生物学教授, 威特沃特斯兰德大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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