大型動物大腦應該如何生長的謎團可能終于解開了

動物的大腦質(zhì)量和身體質(zhì)量相關的想法是有道理的：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)字是如何相互關聯(lián)的。

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

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

正如該研究所解釋的那樣，幾十年來的普遍假設是，身體和大腦質(zhì)量之間的關系遵循一個相對簡單的關系冪律.然而，這種提議的關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.

雖然關系的關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：我們假設大腦質(zhì)量和身體質(zhì)量之間的關系遵循某種對數(shù)線性關系是否正確。

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)，這種關系不是對數(shù)線性的，而是對數(shù)曲線：當以對數(shù)刻度繪制時，圖形本身必須彎曲以適應它。

作者測試了幾種不同的方程來構建這條曲線，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，它預測非常大的動物的大腦比線性模型預測的要小——這正是數(shù)據(jù)集顯示的。

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

該研究證明了新模型的一個優(yōu)點：“[它]使研究性狀（或相對性狀）隨時間演變的進化趨勢成為可能。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是為什么大腦和身體質(zhì)量以這種方式相關。

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于動物如何以及為什么以它們現(xiàn)在的方式進化的東西。

作為研究在結論中說，“尋求跨物種曲線關系的理論和實證基礎可能會導致整個生物學的重大貢獻。

這項研究發(fā)表在自然生態(tài)學與進化.

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