小黄蜂身体意味着小脑黄蜂区域

2018年12月24日14:20:03 发表评论
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德雷克塞尔大学的一项新研究将脑部大小与体型进行比较,结果表明,只是因为你已经进化为大脑,你大脑的某些区域可能无法跟上。德雷塞尔大学…

德雷克塞尔大学的一项新研究将脑部大小与体型进行比较,结果表明,只是因为你已经进化为大脑,你大脑的某些区域可能无法跟上。

德雷塞尔大学艺术与科学学院教授Sean O'Donnell博士和他的团队研究了各种各样的哥斯达黎加纸黄蜂,以阐明这一主题。而他们发现的是,黄蜂大脑遵循一般的生物学规则 - 哈勒规则 - 当涉及整体大脑尺寸时,但并非所有大脑在结构上都是相同的。

“大脑不是均质的群体:它们分为不同功能的子区域,”O'Donnell说。“我们发现并非所有这些次区域都发展到相同的比例大小。”

整体大脑确实与身体大小同步发展,但动物血统中的通常模式 - 称为“哈勒规则” - 是最小的物种相对于其体型拥有最大的大脑。

例如,西部大猩猩平均比东部大猩猩短几英寸,但他们的大脑大小相同。这意味着遵循哈勒规则,西部大猩猩的大脑将比东部大猩猩更大比例。

然而,人类是哈勒规则的一个例外。我们的大脑总体大小远远超过我们的体型在灵长类动物中所表明的大小。那么我们的大脑是如何进化的呢?奥唐纳和他的团队希望纸黄蜂会开始提供一些线索。

他们对分类部落Eponini内的多种纸黄蜂进行了一项研究(发表在Linnean Society的生物学杂志上),以确定他们的身体大小是否与他们大脑不同部位的大小有关。

“这些黄蜂在物种间具有巨大的体积范围 - 最大的种类超过最小物种的25倍,”奥唐纳说。“而且,重要的是,他们的大脑被划分为不同的区域,这些区域执行不同的大脑功能,例如处理视觉与化学(气味和味道)输入。”

该团队发现黄蜂的大脑似乎遵循哈勒的规则。如果你是一个小纸黄蜂,你的大脑将与你的任何堂兄物种大小相同。但这并不意味着你大脑的各个区域都会与你的大堂兄弟相匹敌。

哈勒的规则似乎有一点需要注意,至少在涉及黄蜂时。当他们的体型减小时,他们的大脑的比例尺寸确实增加了。然而,他们大脑的一些特定的,复杂的区域没有。

“在较小的物种中,整体大脑的大小几乎保持不变,因为较小的身体进化,但一些大脑区域迅速缩小,”O'Donnell解释说。

黄蜂的“蘑菇体”(一系列参与学习,记忆和感觉整合的神经纤维)和触角叶(处理化学信息)在体型较小的黄蜂中按比例大小显着减少。

O'Donnell和他的团队总共检查了哥斯达黎加19种植物中的94只黄蜂。他们对大脑萎缩复杂区域的发现 - 除了一个物种。

O'Donnell及其团队发现,Apoica pallens的视神经叶片(用于观察)异常减少,而其脑部视觉处理部分的蘑菇体比预期的要大得多。

但为什么?

“我们相信他们不寻常的大脑结构与他们的夜间行为有关,”奥唐纳说。“Apoica是一种黄蜂属植物,它能够在夜间进行飞行和捕猎。”

这种大脑适应环境当然是可能的 - 不仅仅是对他们,而是任何物种。

“我们预测其他昆虫物种会产生重大的环境转变 - 从昼夜到夜间,或从地上到地下 - 显示大脑结构偏离身体大小对其血统的预期,”O'Donnell说。

这是以这种方式首次观察特定脑结构的一次。因此,有很多不清楚的地方。研究人员不确定不同大小的脑叶可能对黄蜂产生什么样的实际影响。而且还不清楚这些变化是否特定于这些黄蜂,或者可能是社会昆虫(蜜蜂,蚂蚁,白蚁等)或其他类型动物的进化的一部分。

“我们的研究结果表明,对大脑 - 身体大小关系的研究不应该假设大脑的所有部分都是平等的,”O'Donnell说。“我们希望我们能够更深入地了解更大,更复杂的动物大脑是如何进化的。”

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