Keyptu forfeður okkar heila fyrir garnir?

Stærð heilans er mörgum mönnum hugfólgin. Við stöndum í þeirri meiningu að maðurinn sé komin langt á þróunarbrautinni*, og að heilinn og gáfurnar sem honum fylgi geri okkur að kórónu "sköpunarverksins".

En þegar steingervingar manntegunda og mannapa eru skoðaðar þá sést að höfuðstærð hefur ekki vaxið jafnt og þétt í árþúsund og ármilljónir. Höfuð hafa stækkað hjá sumum tegundum, en minnkað hjá öðrum. Það er ekki þannig að höfuðstærsta, og líklegasta gáfaðasta, manntegundin sem trítlað hefur um jörðina sé Homo sapiens. Neanderthalsmenn voru með stærri heila en við, en dóu samt út.

Forvitnilegri er sú staðreynd að heilar eru dýrir í rekstri. Orkan sem fer í að halda heilanum gangandi er mjög stór hluti af búskap líkamans. Richard Pots segir orkunotkun barnaheila sé um 65% en fullorðinna heila um 25% af orkunotkun líkamans.

Furthermore, the energy consumed by the brain forms roughly 65% of a baby's total consumption and no less than 20–25% of an adult's, even though brain tissue accounts for only 2% of adult body mass.

Aiello og Wheeler settum fram þá tilgátu árið 1995 að forfeður mannapa hefðu þurft að fórna (eða minnka) einhverju orkufreku líffæri til að hafa efni á stórum heila. Þar sem meltingarvegurinn er dýr í rekstri hefði hann getað minnkað í forfeðrum mannapa sem borðuðu orkuríka fæðu, og tegundin þannig haft umfram orku sem nýtist stækkandi heila. Allt þetta hefði vitanlega þurft að gerast í stórum stofni sem nærðist á orkuríkri fæðu yfir langan tíma - þannig að stökkbreytingar sem minnkuðu umfang meltingavegarins hefðu valist úr, og aðrar stökkbreytingar sem stækkuðu heilann hefðu einnig aukist í tíðni.

Tilgáta Aiello go Wheeler er dæmigerð fórnarkosta-tilgáta ("trade-off hypothesis") og sannarlega heillandi sem slík.

Nýlegar niðurstöður Önnu Navarrete og félaga gefa tilefni til að hafna þessari tilgátu. Ekkert samband greinist milli stærðar heila og umfangi meltingavegar þegar horft er til rúmlega 100 spendýrategunda. Í staðinn stinga höfundarnir upp á því að nokkrir þættir útskýri hvers vegna mannapar komast upp með að reka dýrt heilabú. Aukin orka í fæðu er einn þáttur sem gæti hafa stuðlað að þessari þróun, sem og betri orkunýting. Í því samhengi er sérstaklega forvitnilegt að horfa til líkamsbyggingar og orkunýtingar manna og mannapa, simpansar þurfa t.d. að hlaupa við fót til að halda í við mann á rólegri göngu.

Það er því ólíklegt að forfeður okkar hafi látið hluta af görnum sínum fyrir stærri heila, en víst að þróun mannsins var flókið samspil m.a. milli líffæra, líkamsbyggingar, orkubúskapar og vistfræði.

*Þróunarfræðingar vita hins vegar að þróun er ekki línuleg braut frá hinu frumstæða til hins fullkomna. Þróun býr til ættartré tegunda, sumar gerðir lífvera komu fram fyrir löngu, en aðrar eru nýlegri. Strangt tiltekið hafa allar núlifandi tegundir sama rétt á að vera kallaðar kórónur þróunartrésins.

Ítarefni

Energetics and the evolution of human brain size Ana Navarrete, Carel P. van Schaik og Karin Isler Nature Volume: 480, Pages: 91–93 (01 December 2011) doi:10.1038/nature10629

Evolution: Big brains explained Richard Potts Nature, Volume: 480, Pages: 43–44 (01 December 2011) doi:10.1038/480043a

Athugasemdir

[DoctorE (IP-tala skráð) 1.12.2011 kl. 13:09]

Erum við kannski að skipta heilanum aftur út fyrir enn meira af görnum ha.

[Arnar Pálsson, 1.12.2011 kl. 14:45]

Góður doktor

Jú en það er lífeðlisfræðilegt viðbragð við árás sykurríkrar fæðu, en ekki þróunarlegt viðbragð stofnsins. En, ef sykurrík fæða verður ríkjandi í 100 kynslóðir, þá er viðbúið að þolnar arfgerðir aukist í tíðni.

Það er stökkbreytingar sem koma í veg fyrir að fólk hnattvæðist í vexti við það að borða 23 kíló af sykri á ári.