Мозаичная эволюция мозга у гуппи помогает объяснить когнитивную эволюцию позвоночных

Исследователи из Стокгольмского университета представили первые экспериментальные доказательства того, что области а могут развиваться независимо друг от друга в процессе ой и. Эта так называемая мозаичная эволюция мозга была подтверждена эмпирически в эксперименте по искусственному отбору гуппи. (Poecilia reticulata) где размер конечного мозга (но не других регионов) отличался на 10 процентов после всего лишь четырех поколений отбора. Полученные данные могут иметь большое значение для понимания когнитивной эволюции у других позвоночных, таких как приматы и люди.


Исследование показывает, что эволюция мозга может происходить в виде изменений в определенных областях мозга в виде мозаики, где разные части развиваются независимо друг от друга. Исследователи показали, что при сильном искусственном отборе относительный размер конечного мозга, или головного мозга, изменяется быстро и независимо.

«Это открытие имеет большое значение для нашего понимания того, как развивается мозг позвоночных, и может помочь нам объяснить даже эволюцию человеческого мозга. Например, возможно, что когнитивные требования в окружающей среде привели к постепенным эволюционным изменениям размера неокортекса в сторону большой неокортекс у человека », – говорит Никлас Колм, профессор кафедры зоологии Стокгольмского университета и ведущий исследователь проекта.

Эксперимент проводился с экспериментом по искусственному отбору гуппи Стефани Фонг, которая недавно защитила кандидатскую диссертацию по проекту. После четырех поколений отбора по относительному объему конечного мозга относительно остальной части мозга, трехлетней работы, потребовавшей около 2000 аквариумов и многих сотен вскрытий мозга Стефани, она обнаружила существенные изменения в размерах конечного мозга как у мужчин, так и у женщин. Но в других регионах значительных изменений не произошло, что подтверждает гипотезу мозаичного мозга.

Согласно гипотезе мозаичной эволюции мозга, существуют селективные силы, например когнитивные требования окружающей среды для поимки пищи или поиска партнеров, которые влияют на определенные области мозга, но когда возникают эти адаптивные реакции, они не затрагивают другие части мозга. . Следовательно, разные области мозга могут развиваться «мозаично», по-разному и с разной скоростью, и, таким образом, экономить энергию в связи с изменением всего мозга.

«Исследование уникально, потому что оно демонстрирует, что целевой отбор в одном регионе может быстро увеличивать и уменьшать его размер без сильных коррелированных изменений в других регионах», – говорит Стефани Фонг.

Общая структура мозга позвоночных удивительно сохранена по отношению к различным областям мозга позвоночных. Однако различия в размерах огромны в разных регионах среди видов. И это изменение размера могло быть вызвано этим типом мозаичной эволюции мозга и иметь большие общие когнитивные последствия.

«Исследование предполагает, что строгий отбор может независимо изменять отдельные области мозга и, таким образом, потенциально давать рентабельные нейронные реакции на очень специфические когнитивные запросы окружающей среды. Следующим важным шагом, и у нас уже есть публикации, является исследование функциональных последствия этих быстрых эволюционных изменений относительных размеров конечного мозга “, – говорит Никлас Колм.