Az emlősagy evolúciója számos talányt rejt. Az emlősök agya valamiért jóval nagyobbra növekedett a testmérethez képest, mint előtte bármely más állatcsoporté. Egyelőre nem világos, hogy hogyan zajlott le ez a méretnövekedés, mivel a rendelkezésre álló fosszíliák nem fedik le teljes egészében azt az idősávot, amikor ez a folyamat feltehetőleg végbement. A pontos ismeretek hiányában két elképzelés született az emlősagy átalakulásának magyarázatára. Az egyik szerint az agy méretnövekedése a testméret fokozódását követte, míg a másik elgondolás szerint már a kistestű emlősök körében megindult az agy méretének növekedése. Egy új vizsgálat e két feltételezés között igyekezett igazságot tenni, méghozzá újonnan előkerült leletek felhasználásával.
Az emlősök evolúciójának kulcsfontosságú mozzanata volt az ún. kréta-tercier kihalási esemény. Ez nagyjából 65,5 millió évvel ezelőtt következett be és a dinoszauruszok korának végét jelentette. A dinoszauruszok töltötték be eddig a pontig a táplálékhálózatok magasabb szintjeit, ám a kihalási eseménynek köszönhetően ezek a helyek felszabadultak. A megüresedett élettereket az emlősök a madarakkal karöltve töltötték be és az elkövetkező évmilliókban számtalan különböző faj alakult ki ezekben az állatcsoportokban.
Az összehasonlító anatómiai vizsgálatoknak köszönhetően ismert, hogy a mai emlősök agyai, noha ugyanabból az alapszabásból vezethetők le, nagymértékű változatosságot mutatnak. Az egykori emlősök fosszíliáinak köszönhetően abban is egészen biztosak a szakértők, hogy az Eocén időszakban (56-34 millió évvel ezelőtt; a Cenozoikum [66 millió évtől napjainkig] egyik szakasza) élt emlősök agya már felépítésében nagyon hasonlított a ma élő emlősökéhez, csupán csak méret tekintetében maradt el attól. A 65,5 millió évesnél régebbi koponyák tanúsága szerint azonban ekkortájt még egyszerűbb szerveződést mutatott az emlősagy. A kérdés tehát az, hogy ez a tranzíció hogyan zajlott le, hogyan jött létre a Mezozoikum (252-66 millió évvel ezelőtt) emlőseinek ősi agyából a Cenozoikum emlőseinek modern agya?
Versengő hipotézisek
A Cenozoikum emlősei agyának felépítését már a XIX. században is ismerték, de elsőként a 70-es években jelent meg egy elmélet, ami igyekezett megmagyarázni a fejlődését. Ebben az időben néhány bizonytalan korú koponya állt rendelkezésre. Ezek agyüregét a korabeli technikával mérték fel, így viszont nem tudták megbecsülni az egyes agyterületek relatív méretét. Ezek alapján a kutatók úgy vélték, hogy az emlősök testmérete kezdett el növekedni a Cenozoikumban, ahogy elfoglalták az újabb élettereket. Az agy mérete ezt a változást követte, vagyis először a mozgásért felelős területeknek kellett kiterjedniük, csak később következett más agyterületek relatív méretének megnövekedése.
Nem rég egy másik vizsgálat ma élő és kihalt emlősök sokaságától származó adatokra támaszkodva jutott arra, hogy az agyméret növekedése valószínűleg megelőzte a testméret növekedését. Ebben a vizsgálatban az agyméretre és a testméretre vonatkozó adatok alapján határozták meg a fontosabb változások legvalószínűbb okát. A kutatók arra jutottak, hogy a dinoszauruszok kihalását követő időszakban már megindult az agyméret relatív növekedése, a testméret ezzel párhuzamosan fokozódott. Az Eocént megelőző Paleocén időszakból (66-56 millió évvel ezelőtt; a Cenozoikum egyik szakasza) származó adatok azonban ebben a vizsgálatban sem álltak rendelkezésre.
Új leletek
Az emlősagy méretnövekedésének folyamatáról tehát jelenleg nincs egyetértés a szakértők között, ennek legfőbb oka pedig az, hogy nincs igazán megbízható adat, ami alapján egyértelműen el lehetne dönteni a kérdést. Ez azonban néhány éve úgy tűnik, megváltozott, mivel az észak-amerikai Coloradoban, a Denver medencében találtak jó állapotú leleteket a Paleozoikumból, a feltárás ráadásul emlősök koponyáiban is bővelkedett. A kutatók modern számítógépes tomográfiás eljárással mérték fel a koponyaüreget és így meg tudták határozni a szaglóhagyma, a kisagy és az agykéreg méretét is. Ezek jellegzetes belső felszínekhez köthetők az agyüregben, így becsülték a méretüket. Összesen 124 koponyaüregi mérést tudtak felhasználni a kutatók a vizsgálatban, melyből 34 volt új lelet.
Az eredményeik szerint a Paleocénből származó emlősök relatív, testmérethez viszonyított agymérete kisebb volt, mint az Eocén emlősöké. Az Eocén emlősök agyának átlagos relatív mérete és ezen arányszám változatossága egyaránt nagyobb volt, mint a Paleocén emlősöknél. Ez arra utal, hogy az Eocénben indulhatott meg a relatív agyméret megnövekedése, amikor az átlagos testméret már bőven nagyobb volt, mint a dinoszauroszokkal való együttélés során. A szaglóhagyma, egy érzékelésért felelős agyterület viszonylag sokáig megtartotta méretét, így sok Eocén emlősben már jelentősen kisebb volt az agykéreghez képest. Ezzel szemben a kisagy egy bizonyos része, amely a szemmozgások szabályozásában játszik fontos szerepet, jelentősen nagyobb volt az Eocénből származó emlősök agyában. Az is kiderült, hogy a párosujjú és páratlanujjú patások, a ragadozók, a főemlősök és a rágcsálók esetében egymástól függetlenül zajlott az agy relatív méretének növekedése.
Mire jó a nagyobb agy?
Az új eredmények tehát azt sugallják, hogy a dinoszauruszok kihalását követően az emlősöknél először a testméret kezdett növekedni. Feltehetőleg könnyebb volt fenntartani a nagyobb testméretet, hiszen nem kellett óriási testű növényevőkkel versengeni az eleségért és a vérszomjas ragadozók sem kapdosták el a nagyobb, lomhább formákat. A nagyobb test mellett hamarosan megjelent a nagyobb agy is, hiszen például az izomtömeg növekedése nagyobb kapacitást igényelt a mozgást szabályozó területektől. A nagyobb test mozgásának összerendezése feltehetőleg további méretnövekedést tett szükségessé. Mindeközben elkezdtek betelni az életterek és a versengés, predáció újra teljes gőzzel fejtették ki szelekciós hatásukat. Ezek feltehetőleg egyre komplexebb viselkedéses stratégiákat favorizáltak, így vált egyre nagyobb jelentőségűvé az agy méretének fokozódása.
Persze a relatív agyméret nagyon durva közelítést képes csak adni a kognitív képességek összetettségéről, viszont a kutatásban egy ettől komplexebb változót használtak a kutatók. Ez az enkefalizációs index volt, amelyet több lépésben számolnak. Először kiszámítják az enkefalizációs faktort, méghozzá úgy, hogy az agy tömegét elosztják a testtömeg egy hatványával. Ez utóbbi azért történik, mert számos olyan életfunkciót szabályoz az agy, amely nem függ a testmérettől, ezek miatt pedig a nagyobb testű állatoknak relatíve kisebb agy is elég, hogy egy kisebb testű állat viselkedéses komplexitását mutassák. Az enkefalizációs faktort ezután még korrigálják egy egyenes meredekségének értékével, hogy megkapják az enkefalizációs indexet. Ez az egyenes az adott állatcsoport tagjainak enkefalizációs faktoraira illesztett egyenes és így az enkefalizációs index végső soron azt adja meg, hogy mennyire tér el az adott faj enkefalizációs faktora más hasonló fajokétól. Ez az index jól visszaadja, amit például a különböző emlősfajok értelmi képességeiről gondolunk: az embernél 7,5, a palackorrú delfinnél 5,3, a csimpánznál 2,5, a kutyánál 1,2.
Az új eredmények mindenesetre azt sugallják, hogy az emlősök evolúciója során előbb a testméret növekedett meg számottevően, és csak ezután indult meg az agy relatív méretének fokozódása. A nagyobb agy akkor vált fontos tényezővé a szelekcióban, amikor már beteltek a dinoszauruszok által hátrahagyott életterek és trükkös viselkedéses stratégiák kellettek a többi emlőssel való versengéshez.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/17. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.
Források
Brawn before brains in placental mammals after the end-Cretaceous extinction (science.org)
