[公開日] 2023 年 2 月 9 日、午前 6 時 9 分 (AEDT)
[著作者] Szymek Drobniak
動物界で最も大きな脳のいくつかの所有者である私たち人間は、認知能力、課題解決、社会的相互作用が複雑な脳の進化を促進する基本的な要素であると考えがちです。
米国科学アカデミー紀要に最近掲載された私たちの新しい研究は、この直感的な仮定に異議を唱えています。
他の生物学的および生態学的要因と合わせて考えると、認知的および社会的要因は、脳のサイズを大きくする主な役割を失います。 代わりに、より大きな脳をサポートするのは、子孫が受ける親の世話の量です。
頭脳はコスト高
脳は動物の体の中で最もコストのかかる器官の 1 つです。神経活動には大量のエネルギーが必要です。 脳が大きくなればなるほど、それ自体を維持するためにより多くのエネルギーが必要になります。
生物学者は長い間、この大きな代償には、脳が大きいことによる確かな利益が伴うはずだと考えてきました。 提案された利点のいくつかは、認知スキル、困難な問題を解決し、複雑な社会的相互作用に従事する能力でした。
人間と大型類人猿や他の霊長類を見ると、この仮定を裏付けているように見えました。私たちの大きな脳は、創造的な解決策が必要な状況で日常的に使用され、大規模なグループで社会的整合性を維持するために使用されます。
この推論には 1 つの問題があります。 大きな脳は成長するのに長い時間がかかり、成長している間も相当量の燃料を必要とします (成人期よりもさらに多く)。 また、最終的なサイズと複雑さに達する前には、大幅に機能が低いのです。 したがって、成長中の動物は脳の成長に「コストを払う」必要がありますが、脳の力をかなりの時間使用することはできません。
鳥の脳の調査
この明白なパラドックスを解決するために、私たちは、伝統的に脳研究に使用されてきた哺乳類から目を背けることにしましたが、同時にほとんど独占的に認知の文脈で研究してきました。 代わりに、鳥の世界に飛び込みました。 鳥は、多くの進化研究においてすばらしいモデルです。鳥は非常に多様で、幅広いライフスタイルを持ち、地球上のほぼすべての野生の生息地に住んでいます。
鳥の脳の大きさも、比較的小さな脳のニワトリやダチョウから、オウムやカラスなどの最も賢い大きな脳の種に至るまで、非常に多様です。
ダチョウは、体が大きいのに比べて、脳が最も小さい鳥の 1 つです。
ここでは相対的な脳の大きさについて言及していることに注意してください。 つまり、動物の全身に対する脳の大きさに関心があります。 結局のところ、あなたが一般的に大きな動物であれば、（絶対的に）大きな脳を持つのは簡単です。 このような体の大きさに伴う脳のサイズの増加も、必ずしも認知の改善につながるとは限りません。
私たちの分析には、脳の大きさに関するデータがあった 1,000 種以上の鳥類が含まれていました。 また、脳の大きさの潜在的な要因として関連する可能性のある他の多くの変数も収集しました。それぞれの種の生息地の環境。 移動性かどうか。 それがどのように食べ、その主な食料源は何なのか。
最も重要なことは、含まれているすべての種について、彼らがどれほど社会的で協同的であったか、そして彼らが子孫にどれだけ子育てをしたかについての記録を見つけることができたことです。
それは巣の中から始まります
私たちの分析は、含まれているすべての変数と組み合わせて、社会的要因は鳥の脳の大きさの変動とわずかにしか関連していないことを明らかにしました.
共同作業や大規模なグループでの生活 (大規模で複雑な脳と強く関連していると一般に考えられている状況) は、並外れた頭脳の原因としてほとんど問題にならないことが判明しました。
分析されたすべての種の形質のうち、子育てと給餌に直接関連するものだけが、脳の大きさと強い関係を示しました。 私たちのデータは、子供に長い間餌を与えた種は、（体の大きさに比べて）最大の脳を持つ種であることを示しました。
発育スタイルも重要でした。 鳥は簡単に 2 つの大きなグループに分けることができます。 早成種 (Precocial species) とは、ニワトリ、アヒル、ガチョウなど、比較的よく発達した卵から雛が孵化する種で、給餌をほとんどまたはまったく必要としません。
晩成鳥は生まれつき無力ですが、親からの餌を長期間与えられることで脳が大きくなります
対照的に、晩成性の鳥 (Altricial birds) は非常に未発達で孵化します。 通常、孵化したばかりの雛は目が見えず、裸で、親の世話に完全に依存しています。 このグループには、スズメ (sparrows) 、シジュウカラ (tits) 、コマドリ (robins) 、フィンチ (finches) など、私たちが毎日遭遇する最も有名な鳥のグループが含まれています。
晩成性の鳥は親から比較的多くの世話を受けているため、より大きな脳を進化させることもできるはずであると予測しました。これは、データで明確に見られるパターンです。
他の既存の仮説 (前述の「社会的脳仮説」など) の観点からは挑戦的であるとしても、私たちの結果は非常に理にかなっています。
前述したように、脳はエネルギーを大量に消費します。 このエネルギーを通常の方法で提供できない場合 (幼体の脳は未発達であり、自分で食事をすることができないため)、親からの給餌によって供給されなければなりません。
人間の脳の進化は鳥の道をたどったのでしょうか?
私たちの結果は、興味深い疑問を提起します – 哺乳類と人間の脳の進化の歴史は同じ論理に従っていたのでしょうか? それは、社会的行動や協力的な相互作用の拡大よりも、親の世話に依存していたのでしょうか?
おそらくそうです。 人間の脳の大きさの進化の大幅な加速は、介護者の数の増加と、青少年が思春期に至るまでの長期にわたる養育と関連していたという証拠が存在します。
また、哺乳類の脳の大きさは、離乳 (weaning) までに母親が子孫に伝達できるエネルギーの量によって実際に制限されているようです。 大きな脳を持つことになると、その後の学習よりも親の愛とケアが優先されるようです。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
[編集者注] 注１：Discovery Early Career Researcher Awards (DECRA)。 DECRA スキームは、教育と研究、および研究のみの職に就いている初期のキャリア研究者に研究支援を提供します。
