为什么灵长类动物会进化出大大脑?这可能不是你认为的原因

由于我们的大脑很大,人类和非人类灵长类动物比大多数哺乳动物更聪明。但是,为什么有些物种首先会发展出大大脑呢?

关于灵长类动物如何进化出大大脑的主要假设涉及反馈循环:更聪明的动物利用它们的智慧更有效地寻找食物,从而产生更多的卡路里,从而为大大脑提供能量。对这一想法的支持来自研究发现大脑大小和饮食之间存在相关性的研究——更具体地说,是大脑的大小和饮食量水果在动物的饮食中。

水果是一种高能量的食物,但为动物创造一个复杂的谜题.不同的水果种类在一年中的不同时间成熟,并分布在动物的家中。需要找到这种高度可变食物的动物可能更有可能进化出大大脑。

这里的一个关键假设是,大脑较大的物种更聪明,因此可以更有效地找到食物。在今天发表的一项新研究中英国皇家学会会刊 B,我们首次直接检验了大脑进化的这一假说。

追踪巴拿马的水果食客

检验水果饮食假说的一个主要问题是测量觅食效率是困难的。我们研究的哺乳动物长途跋涉,通常每天超过三公里,因此很难在实验室中复制真实的研究条件。

一些研究人员通过实验操纵了野生动物的食物分配,但这些动物需要广泛的训练才能学会访问人造食物资源。

在我们的研究中,我们利用了巴拿马的一种自然现象,即通常复杂的水果拼图在三个月内缩小到只有几种成熟的水果。在这段时间里,所有吃水果的哺乳动物都被迫集中注意力在一个树种上:油翅目 Dipteryx oleifera.

幸运的是,双翅目树木很大,有时高达40-50米,夏季开出鲜艳的紫色花朵。在开花季节,我们用无人机绘制了该岛的地图,并确定了紫色花朵的斑块,几乎绘制了所有双翅目几个月后结出了果实。

我们的全岛双翅目树地图。(Ben Hirsch/必应地图)

这让我们充分了解了研究动物面临的水果难题,但我们仍然需要测试不同大脑大小的动物访问这些树的效率。我们选择了两只大脑灵长类动物(蜘蛛猴和白面卷尾猴)和两只小脑浣熊亲戚(白鼻大衣和金卡朱斯)。

在两个结果季节,我们收集了 40 多只动物的运动数据,从而获得了超过 600,000 个 GPS 位置。

然后,我们必须弄清楚动物何时来访双翅目树和多长时间。这是一项复杂的任务,因为要确切地知道我们的动物何时进入和离开果树,我们必须在每四分钟进行一次GPS定位之间推断它们的位置。有些动物也有睡在里面的坏习惯双翅目树。值得庆幸的是,我们的项圈记录了动物的活动,因此我们可以分辨出它们何时在睡觉。

一旦解决了这些挑战,我们就会将路线效率计算为每天在双翅目树木,除以行进距离。

更聪明的觅食者会更聪明地觅食吗?

如果大脑较大的动物利用它们的智慧更有效地访问果树,我们预计我们研究中的大脑灵长类动物将有更有效的觅食路线。

这不是我们发现的。

这两种猴子没有比两种非灵长类动物更有效的路线,这严重削弱了大脑进化的水果饮食假说。如果更聪明的物种效率更高,它们可能能够更快地满足它们的营养需求,然后在一天的剩余时间里放松一下。

如果是这样的话,我们本来可以期望猴子在饥饿醒来后的最初几个小时内更有效地引导自己。当观察一天中的前2-4个小时时,我们发现了相同的结果:猴子并不比非灵长类动物更有效率。

据观察,卷尾猴会使用工具。(玛丽·马迪根/Flickr/CC BY 2.0 契约)

那么,为什么是大脑袋呢?

那么,如果这些大大脑的进化不允许灵长类动物规划更有效的觅食路线,为什么某些物种的大脑尺寸会增加呢?

也许这与记忆有关。如果大脑较大的物种有更好的情景记忆,它们可能能够优化果树访问的时间以获得更多的食物。对我们数据集的初步分析并不支持这种解释,但我们需要更详细的研究来检验这一假设。

智力可能与工具的使用有关,这可以帮助动物从环境中提取更多的营养。在我们的四个研究物种中,白面卷尾猴是唯一被观察到的物种使用工具,它也拥有最大的大脑(相对于体型)。

我们的研究还可以支持这样的假设,即大脑大小增加以应对生活在社会群体中的复杂性。

大型大脑已经在各种脊椎动物(海豚、鹦鹉、乌鸦)和无脊椎动物(章鱼)中进化而来。虽然我们的研究无法确定所有这些物种大脑进化的确切驱动因素,但我们以相对非侵入性的方式直接测试了野生热带哺乳动物的一个关键假设。

我们已经证明,通过使用最新的传感器技术,我们可以测试有关动物在自然环境中的进化、心理和行为的重大假设。

本·赫希,动物学和生态学高级讲师,詹姆斯库克大学

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