چرا مغزهای بزرگ در نخستی‌سانان تکامل یافت؟

نخستی‌سانان انسانی و غیرانسانی به لطف داشتن مغزهای بزرگ، باهوش‌تر از بیشتر پستانداران هستند. اما علت اینکه برخی از گونه‌ها مغزهای بزرگی تکامل دادند، چه بود؟

فرضیه اصلی در مورد نحوه تکامل مغزهای بزرگ در نخستی‌سانان شامل حلقه بازخورد می‌شود: حیوانات باهوش‌تر از هوش خود برای پیدا کردن کارآمدتر غذا استفاده می‌کنند و این امر به دریافت کالری بیشتر منجر می‌شود و به‌نوبه‌ی‌خود انرژی لازم برای تامین سوخت مغز بزرگ را فراهم می‌کند. مطالعاتی که از این ایده حمایت می‌کنند، ارتباط میان اندازه مغز و رژیم غذایی (به‌طور خاص مقدار میوه در رژیم غذایی حیوان) را نشان می‌دهد.

میوه غذایی پرانرژی است، اما پازل پیچیده‌ای برای حیوانات ایجاد می‌کند. میوه‌های مختلف در مواقع متفاوتی در طول سال می‌رسند و در کل محدوده حیوانات پراکنده‌اند. احتمال تکامل مغز بزرگ‌تر در حیواناتی که نیاز به پیدا کردن چنین منبع غذایی متغیری دارند، بیشتر است.

یک فرض کلیدی در اینجا آن است که گونه‌های دارای مغز بزرگتر، باهوش‌تر هستند و بنابراین بهتر می‌توانند غذا پیدا کنند. گروهی از پژوهشگران در مطالعه جدیدی که در مجله‌ی Proceedings of the Royal Society B منتشر شده است، برای اولین بار این فرضیه تکامل مغز را آزمایش کردند.

یکی از مشکلات اصلی آزمایش فرضیه رژیم غذایی میوه این است که اندازه‌گیری «بازده غذایابی» دشوار است. آن طور که وب‌سایت کانورسیشن می‌نویسد، پستاندارانی که مورد مطالعه قرار می‌گیرند، مسافت‌های طولانی را طی می‌کنند (معمولا بیش از سه کیلومتر در روز) و این امر بازتولید شرایط واقعی را در آزمایشگاه دشوار می‌کند. برخی پژوهشگران به‌طور آزمایشی توزیع غذا را در حیوانات وحشی دستکاری کرده‌اند، اما حیوانات برای یادگیری مراجعه به منابع غذایی ساخته‌ی دست بشر به آموزش گسترده نیاز داشتند.

پژوهشگران در مطالعه خود از پدیده‌ای طبیعی در پاناما بهره بردند که زمانی رخ می‌دهد که پازل پیچیده میوه‌ها کوچک می‌شود و به چند گونه میوه رسیده در دوره سه ماهه محدود می‌شود. در طول این مدت همه پستانداران میوه‌خوار مجبورند روی یک گونه درخت یعنی  دیپتریکس اولیفیرا تمرکز کنند.

ارتفاع درختان دیپتریکس اولیفیرا گاهی به ۴۰ تا ۵۰ متر می‌رسد و در تابستان گل‌های بنفش روشن تولید می‌کنند. پژوهشگران به کمک هواپیماهای بدون سرنشین در طول فصل گل‌دهی از جزیره نقشه‌برداری کردند و با شناسایی محل گل‌های بنفش هر درخت دیپتریکس را که چند ماه بعد میوه می داد، روی نقشه مشخص کردند.

پژوهشگران به پازل کامل میوه‌هایی که حیوانات مورد مطالعه با آن مواجه بودند، دست پیدا کردند، اما باید آزمایش می‌کردند که حیوانات دارای مغزهایی با اندازه متفاوت، با چه بازدهی‌ای از درختان بازدید می‌کردند. آن‌ها دو نخستی‌سان دارای مغز بزرگ (میمون‌های عنکبوتی و  میمون‌های کپوچین روسفید) و دو خویشاوند راکون با مغز کوچک‌تر یعنی کوآتی بینی‌سفید و خرسک دم‌حلقه‌ای را انتخاب کردند. در طول دو فصل میوه‌دهی، پژوهشگران داده‌های مربوط به جابه‌جایی بیش از ۴۰ جانور را جمع‌آوری کردند که حاصل آن بیش از ۶۰۰ هزار موقعیت جی‌پی‌اس بود.

پژوهشگران باید متوجه می‌شدند که حیوانات چه موقع و چه مدتی سراغ درختان دیپتریکس می‌رفتند. این کار پیچیده بود، زیرا برای اینکه بدانند حیوانات دقیقا چه زمانی وارد درختان میوه شده و سپس از آن‌ها خارج می‌شوند، باید دائما مکان آن‌ها را از روی اطلاعات جی‌پی‌اس نتیجه‌گیری می‌کردند.

برخی از حیوانات نیز عادات بد خوابیدن در درختان دیپتریکس را داشتند که البته قلاده‌های مورد استفاده در مطالعه فعالیت حیوانات را ثبت می‌کرد، بنابراین پژوهشگران متوجه می‌شدند آن‌ها چه زمانی خواب هستند. وقتی این چالش‌ها حل شد، پژوهشگران بازده مسیر را به‌ شکل «مدت زمان صرف‌شده در هر روز در درختان دیپتریکس» تقسیم بر «مسافت طی‌شده» محاسبه کردند.

اگر حیوانات با مغز بزرگ‌تر برای جستجوی بهتر میوه‌ها از هوش خود استفاده کنند، می‌توان انتظار داشت نخستی‌سانان دارای مغز بزرگ، مسیرهای غذایابی کارآمدتری داشته باشند. اما این نتیجه به دست نیامد. دو گونه میمون مورد مطالعه نسبت‌به دو غیرنخستی‌سان مسیرهای کارآمدتری نداشتند و این امر فرضیه تاثیر رژیم غذایی میوه بر تکامل مغز را به چالش می‌کشد.

اگر گونه‌های باهوش‌تر در غذایابی کارآمدتر عمل می‌کردند، ممکن بود بتوانند نیازهای تغذیه‌ای خود را سریع‌تر برآورده سازند و بقیه روز را استراحت کنند. در این صورت، انتظار می‌رفت میمون‌ها در اولین ساعت روز از بیدار شدن و احساس گرسنگی با بازده بیشتری بتوانند سراغ درختان میوه بروند. پژوهشگران با بررسی ۲ تا ۴ ساعت اولیه روز به نتیجه مشابهی داشت پیدا کردند: میمون‌ها نسبت به غیرنخستی‌ها کارآمدی بیشتری در بازدید از درختان میوه نداشتند.

اگر تکامل مغزهای بزرگ به نخستی سانان کمک نمی‌کند تا مسیرهای غذایابی کارآمدتری را برنامه‌ریزی کنند، چرا اندازه مغز در برخی از گونه‌ها افزایش یافته است؟ شاید این موضوع با حافظه ارتباط داشته باشد. اگر گونه‌های دارای مغز بزرگ‌تر حافظه رویدادی بهتر داشته باشند، ممکن است بتوانند زمان‌بندی بازدید از درختان میوه را برای دریافت غذاهای بیشتر بهینه کنند. تجزیه‌وتحلیل‌های اولیه داده‌های پژوهشگران از این توضیح حمایت نمی‌کند، اما برای آزمایش این فرضیه به مطالعات دقیق‌تری نیاز است.

هوش ممکن است با استفاده از ابزار ارتباط داشته باشد که می‌تواند به حیوانات کمک کند مواد مغذی بیشتری را از محیط خود استخراج کنند. از میان چهار گونه مورد مطالعه، میمون کپوچین روسفید تنها گونه‌ای است که حین استفاده از ابزار مشاهده شده و همچنین دارای بزرگ‌ترین مغز (نسبت‌به اندازه بدن) است.

به گفته‌ی نویسندگان، مطالعه جدید آن‌ها می‌تواند از این فرضیه حمایت کند که اندازه مغز برای مدیریت پیچیدگی‌های زندگی در گروه اجتماعی افزایش یافته است.

مغزهای بزرگ در مجموعه متنوعی از مهره‌داران (دلفین‌ها، طوطی‌ها و کلاغ‌ها) و بی‌مهرگان (اختاپوس‌ها) تکامل پیدا کرده است. درحالی‌که مطالعه جدید نمی‌تواند عوامل موثر در تکامل مغز را در گونه‌های دارای مغز بزرگ تعیین کند، مستقیما یکی از فرض‌های کلیدی را روی پستانداران وحشی مناطق گرمسیری به شیوه‌ای نسبتا غیرتهاجمی مورد آزمایش قرار می‌دهد. پژوهشگران نشان می‌دهند که با استفاده از جدیدترین فناوری‌های حسگر می‌توانیم فرضیه‌های بزرگی را درمورد تکامل، روانشناسی و رفتار حیوانات در محیط طبیعی‌شان آزمایش کنیم.