Шон О’Доннелл, доктор философии, профессор Колледжа искусств и наук, изучил несколько родов (групп родственных видов) тропических армейских муравьев, чьи предки переехали жить в основном под землю почти 80 миллионов лет назад. Вид армейских муравьев, которые продолжали жить под землей, по-видимому, потерял большую часть, если не все, зрение, но вид Eciton, похоже, вернулся в зрение после возвращения, чтобы жить на поверхности около 18 миллионов лет назад.«Большинство известных примеров изменений в инвестициях в мозг связаны с переходом на более простую или« сокращенную »среду», — сказал О’Доннелл. «Классические примеры — это случаи, когда светлые поверхностные виды породили темных обитателей пещер. Это часто — почти всегда — связано с уменьшением областей мозга, обрабатывающих зрение».
Но некоторые муравьи, которых изучали О’Доннелл и его партнеры по исследованиям, по-видимому, отрастили части мозга, используемые для зрения. Это оказался редкий пример увеличения мозговой ткани вида с течением времени после перехода в более сложную среду.«Наши данные о визуальных инвестициях предполагают, что есть по крайней мере некоторые возможности для восстановления или увеличения утраченных сенсорных и когнитивных функций», — сказал О’Доннелл. «Мы еще не знаем, насколько хорошо Eciton видит и как работают их глаза. Мы обнаружили анатомические предположения о том, что строение их глаз отличается от большинства других наземных насекомых.
Изобрел ли Eciton глаз в какой-то степени?»О’Доннелл, вместе с четырьмя соавторами, недавно опубликовал свои выводы в статье «В черный цвет и обратно: экология вложения в мозг неотропических армейских муравьев» в «Науке природы».
В своем исследовании исследователи из Дрекселя обнаружили, что муравьи, которые жили в основном на поверхности — Eciton hamatum, Eciton mexicanum и Eciton burchellii parvispinum — имели значительно большие оптические доли, которые являются частями мозга, используемыми для обзора. Виды других родов, которые живут в основном под землей, такие как Nomamyrmex и Cheliomyrmex, имели гораздо меньшие оптические доли.Но другие области мозга предположили, что эволюция зрения не раскрывает всей картины.
Помимо больших зрительных долей, у Eciton были самые большие области мозга, используемые для обоняния, и самый большой размер мозга в целом. Напротив, чашечки грибовидного тела — части мозга, которые участвуют в памяти и сенсорной интеграции — оказались самыми маленькими у Nomamyrmex и Cheliomyrmex, самых подземных из изученных исследователями видов.Вместе эти образцы указывают на то, что свет — не единственный фактор, определяющий больший размер мозга у обитателей поверхности.
«Для меня наиболее захватывающими и новыми моделями являются те, которые предполагают, что подземный мир не просто другой, например, обоняние, а не видение», — сказал О’Доннелл. «Данные показывают, что подземный мир — это более простой мир, который в целом менее сложен с точки зрения познания, чем наземный мир. Теперь задача состоит в том, чтобы выяснить, что в надземной среде выбирает для увеличения инвестиций в мозг».В своей статье О’Доннелл и соавторы предложили несколько аспектов наземного мира, которые являются более сложными и требуют эволюции дополнительного пространства мозга: разнообразие добычи, присутствие хищников и различия между днем ??и ночью. -временные мероприятия.«В случае с армейскими муравьями мы почти ничего не знаем о том, на какие поведенческие и когнитивные способности влияет увеличение размера области мозга, но наши данные показывают, что армейские муравьи представляют собой интересную группу для изучения этих вопросов», — сказал О’Доннелл.
Наличие большего количества мозговой ткани (также называемое вложением в мозг) — генетически говоря — «дорогостоящая» эволюционная черта. Мозговая ткань требует много энергии для создания и поддержания за счет потребления пищи. Таким образом, вид не протянет долго, если нет веской причины нести этот дополнительный потенциал мозга.
«Это исследование показывает, что мозг внимательно отслеживает экологию видов животных, и что эволюция мозга может реагировать на новые экологические проблемы даже через десятки миллионов лет», — сказал О’Доннелл.