Шон О’Доннелл, доктор философии, профессор Колледжа искусств и наук Университета Дрекселя, и его команда изучили большое количество коста-риканских бумажных ос, чтобы пролить свет на этот предмет. И они обнаружили, что мозг осы подчиняется общему биологическому правилу — правилу Галлера — когда дело доходит до общего размера мозга, но не все мозги одинаковы по структуре.
«Мозги не являются однородными массами: они разделены на субрегионы, выполняющие разные функции», — сказал О’Доннелл. «И мы обнаружили, что не все эти субрегионы развиваются до одинакового пропорционального размера».Общий размер мозга действительно изменяется вместе с размером тела, но обычная закономерность в пределах линии происхождения животных — называемая «правилом Галлера» — заключается в том, что самые маленькие виды имеют самый большой мозг по сравнению с размером их тела.Например, западная горилла в среднем на несколько дюймов короче восточной гориллы, но их мозг примерно одинакового размера. Это означает, что мозг западной гориллы будет составлять большую часть ее тела, чем восточная горилла, согласно правилу Галлера.
Однако люди являются исключением из правила Галлера. Общий размер нашего мозга намного больше, чем размер нашего тела у приматов. Так как же эволюционировал наш большой мозг?
О’Доннелл и его команда надеялись, что бумажные осы начнут давать некоторые подсказки.Они провели исследование (опубликованное в Биологическом журнале Линнеевского общества) на нескольких видах бумажных ос в рамках таксономического племени Eponini, чтобы определить, связан ли размер их тел с размерами различных частей их мозга.«Эти осы имеют огромный диапазон размеров среди видов — самый крупный вид был в 25 раз больше самого маленького», — сказал О’Доннелл. «И, что важно, их мозг разделен на отдельные области, которые выполняют разные функции мозга, такие как обработка визуальных и химических (запах и вкус) входных сигналов».Команда обнаружила, что мозг осы, похоже, подчиняется правилу Галлера.
Если вы маленькая бумажная оса, ваш мозг будет примерно такого же размера, как и у любого из ваших родственников. Но это не значит, что отдельные области вашего мозга будут соответствовать вашим старшим кузенам.Похоже, что к правилу Галлера есть некоторая оговорка, по крайней мере, когда дело доходит до ос.
Когда размеры их тела уменьшались, пропорциональный размер их мозга увеличивался. Однако некоторые из специфических, сложных областей их мозга этого не сделали.«У более мелких видов общий размер мозга оставался почти постоянным, поскольку развивались более мелкие тела, но некоторые области мозга быстро сокращались», — объяснил О’Доннелл.
«Грибовидные тела» ос (совокупность неврологических волокон, которые участвуют в обучении, памяти и сенсорной интеграции) и антеннальные доли (которые обрабатывают химическую информацию) значительно уменьшились в пропорциональном размере у ос с меньшим телом.В общей сложности О’Доннелл и его команда исследовали 94 ос 19 видов, обитающих в Коста-Рике. Их выводы о сокращающихся сложных областях мозга подтвердились — за исключением одного вида.
О’Доннелл и его команда обнаружили, что у Apoica pallens были необычно уменьшенные зрительные доли (используемые для зрения), в то время как его грибовидные тела в частях мозга, обрабатывающих зрительную информацию, были намного больше, чем ожидалось.Но почему?«Мы считаем, что их необычные мозговые структуры связаны с их ночным поведением», — сказал О’Доннелл. «Апоика — это род ос, который развил способность летать и охотиться в ночное время».Такая адаптация мозга к окружающей среде, безусловно, возможна — и не только для них, но и для любого вида.
«Мы прогнозируем, что другие виды насекомых, которые совершили серьезные изменения окружающей среды — от дневного образа жизни к ночному или сверху — под землю, — покажут отклонения структуры мозга от ожидаемого размера тела для их происхождения», — сказал О’Доннелл.Это один из первых случаев, когда определенные структуры мозга рассматриваются таким образом. Таким образом, многое неясно. Исследователи не уверены, какое реальное влияние могут иметь доли мозга разного размера на ос.
И также неясно, являются ли такие изменения специфическими для этих ос или могут быть частью эволюции всего спектра социальных насекомых (пчелы, муравьи, термиты и т. Д.) Или других типов животных.«Наши результаты показывают, что исследования взаимосвязи размеров мозга и тела не должны предполагать, что все части мозга равны», — сказал О’Доннелл. «И мы надеемся, что мы прокладываем путь к более глубокому пониманию того, как эволюционировал более крупный и сложный мозг животных».