卵巢发育的变化可能导致大脑变大

人类大脑的大小可能一直在稳步增长,不是因为进化拔毛人群中有一些大脑袋的祖先,他们更喜欢自己的聪明才智,但因为分配给不断增长的充满卵子的卵巢卵泡的能量反而流向了我们的头脑。

这是英国圣安德鲁斯大学数学进化生物学家毛里西奥·冈萨雷斯-福雷罗(Mauricio González-Forero)提出的一个新想法,他模拟了古人类大脑的扩张南方古猿到现代人。

在先前工作的基础上,冈萨雷斯-福雷罗使用基础数学创建了方程式,这些方程式描述了大脑和身体组织如何在所涉及的能量成本和控制身体不同发育阶段能量分配的遗传特征所施加的限制下生长。

他的发现——人类的进化和发展更多地取决于我们祖先的繁殖能力,而不是大脑的大小——对于一个以我们异常大的大脑为荣的物种来说,这有点令人羞愧。

当然有不乏理论关于为什么人类的大脑在400万年的时间里几乎增加了两倍,而我们遥远的黑猩猩祖先的大脑却有勉强让步.

最近,科学家提出,我们的大脑,随着我们的肠子萎缩而膨胀,当我们的祖先从生食转向尝试发酵食品时,可能已经获得了扩展的资源。由于结肠处理发酵食品的工作较少,这本可以释放能量来生长大脑。

冈萨雷斯-福雷罗以前的工作同样,人类大脑大小的异常增加可能是身体能量预算重组的结果。

2018年,他和圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)的数学家安迪·加德纳(Andy Gardner)发现,寻找食物和生火等“生态”挑战可能是有利于提高脑力的关键问题,而不是社会压力就像以前认为的那样,就像合作和竞争一样。

只有找到食物,早期人类才能获得足够的能量来克服巨大的代谢成本否则会阻碍大脑的生长。冈萨雷斯-福雷罗(González-Forero)认为,解决问题和分享狩猎、采集和寻找美味食物的文化技巧可以进一步促进大脑的扩张以前的研究表明.

但从冈萨雷斯-福雷罗的角度来看,以前的理论仍然缺少真正分离进化选择的数学工具——在进化选择中,有利的特征被积极地青睐自然选择– 来自仅以某些方式限制或遏制进化的约束。

因此,冈萨雷斯-福雷罗回到了他的模型,对框架进行了修改,包括一些新的方程,他说这些方程将进化选择与约束区分开来;量化大脑、身体和生殖组织生长的能量成本;并整合控制人类发育的遗传特征的变异——从婴儿期到青春期再到成年期。

González-Forero的新方法“能够进行更深入的分析,表明模型中发生古人类大脑扩张是因为直接选择[卵巢]卵泡计数而不是大脑大小,”冈萨雷斯-福雷罗在他发表的论文中写道.

换句话说,人类只能拥有只有当分配给生殖组织生长的能量——特别是卵巢中每个月培育和释放卵子的卵泡——在人类发育的关键阶段被释放出来时,才会进化出更大的大脑。

因此,正是卵巢卵泡的数量在生命早期得到滋养,阻碍了大脑的生长,而不是进化淘汰了较小的大脑,转而支持较大的大脑,冈萨雷斯-福雷罗原因.在从卵巢到大脑的能量分配发生转变之前,我们的祖先仍然相对小脑。

冈萨雷斯-福雷罗说,这些生殖限制“将进化变化转向导致大脑扩张的方向”,并发挥了如此重要的进化作用,“如果没有这些限制,大脑扩张就不会受到选择的青睐,也不会进化。

在 X(前身为 Twitter)上,冈萨雷斯-福雷罗他的模型成功地再现了人类从童年到成年的主要发展模式,以及大脑大小的两倍。

然而,我们应该记住,人类的大脑并不一定呈指数级增长。一些科学家认为我们的大脑有时也可能萎缩了——几千年前,也许在最后一个冰河时代之后的某个时候因为气候变化.

然而,这种“大脑萎缩理论”已经严格审查也就是说,尽管我们拥有所有的集体脑力,但我们仍然对人类大脑为什么以及何时变大以及它是否真的缩小了尺寸以变得更有效率只有一个模糊的概念。

该研究已发表在自然 人类行为.

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