ابعاد مغز جانوران با اندازه هیکلشان چه ارتباطی دارد؟

به گزارش مجله خبری نگار/این ایده که جرم مغز و جرم بدن حیوانات باهم مرتبط هستند، نوعی حس شهودی است؛ از نظر ما این‌گونه است که هرچه جانوری بزرگ‌تر باشد، منطقاً مغز بزرگ‌تری نسبت به گونه‌های کوچک‌تر خواهد داشت.

اما حالا ثابت‌شده است که نمی‌توان مدلی قطعی برای این ارتباط یافت. نتیجه مطالعه جدیدی نشان می‌دهد که این مشکل از خطایی اساسی در فرضیه قدیمی رابطه ریاضی بین توده مغز و توده بدن جانوران ناشی می‌شود.

در این مطالعه، مدل جایگزینی پیشنهادشده که هم با داده‌ها سازگاری بیشتری دارد و هم نویدبخش یافتن پاسخ‌هایی برای چندین سؤال قدیمی دیگر درباره تکامل مغزی است.

سال‌ها فرض کلی بر این بود که رابطه بین توده بدن و توده مغز از قانون توانی نسبتاً ساده پیروی می‌کند. البته این فرضیه جای زیادی برای بحث دارد؛ چراکه بعید به نظر می‌رسد که برای همه گروه‌های گونه‌ای کاربردی باشد.

تاکنون، محققان نتوانسته‌اند به پیکربندی مشخصی برای این معادله برسند که درباره همه موجودات صدق کند. در مقاله منتشرشده در این رابطه، سؤال اساسی‌تری مطرح‌شده است: آیا این فرض درست است که رابطه بین جرم مغز و جرم بدن از نوعی رابطه خطی لگاریتمی پیروی می‌کند یا خیر؟

بررسی بیشتر با مجموعه داده‌ها
برای انجام این بررسی، محققان مجموعه داده‌های گسترده‌ای شامل ۱۵۰۴ جرم مغز و جرم بدن پستانداران را انتخاب کردند و به دنبال مدلی بودند که به بهترین وجه با داده‌ها مطابقت داشته باشد؛ آنها متوجه شدند که این رابطه به‌جای آنکه مدل خطی لگاریتمی باشد، به شکل منحنی لگاریتمی است که وقتی در مقیاس لگاریتمی ترسیم می‌شود، خود نمودار باید برای تطبیق با آن، به حالت منحنی دربیاید.

محققان، برای ساخت این منحنی، چندین معادله مختلف را آزمایش کردند و دریافتند که بهترین برازش، معادله چندجمله‌ای درجه دوم است (نوعی تابع درجه‌دو)

بدین معنا که با افزایش جرم پستانداران، نرخ افزایش جرم مغز نسبت به جرم بدن کاهش می‌یابد؛ بنابراین پیش‌بینی می‌شود که حیوانات بسیار بزرگ، مغز کوچک‌تری نسبت به آنچه در مدل خطی پیش‌بینی‌شده دارند؛ این دقیقاً همان چیزی است که در بررسی مجموعه داده‌ها نیز نشان داده‌شده است.

داشتن منحنی واحدی که بتوان رابطه مغز/بدن را با آن تطبیق داد، امکان مقایسه بین گروه‌هایی را فراهم می‌کند که ضرایب رشد سنجی کاملاً متفاوتی با مدل قبلی را نشان می‌دهد.

طبق این مطالعه، یکی از مزایای مدل جدید این است که امکان مطالعه روند‌های تکاملی را در تکامل صفت (صفت نسبی) در طول زمان فراهم می‌کند و برای این کار، سرعت افزایش جرم مغز (سرعت تکامل مغز‌های بزرگ‌تر) موردبررسی قرارگرفته و بدین ترتیب تفاوت‌های قابل‌توجهی بین گونه‌ها پیدا می‌شود.

جای تعجب نیست که سرعت تکامل مغز‌های بزرگ در پستانداران و همچنین جوندگان و گوشت‌خواران بسیار بالاست و تنها در سه گروه از حیوانات این رابطه بین افزایش توده مغز و توده بدن در طول زمان مشاهده شده است.

لازم به ذکر است که این مطالعه روی پستانداران متمرکز است، ولی نویسندگان مجموعه داده‌هایی از جرم بدن/مغز را در پرندگان نیز بررسی کردند و متوجه شدند که رابطه خمیده‌خطی در آنها نیز به‌خوبی با این داده‌ها مطابقت دارد؛ اما شاید جالب‌ترین معمایی که هنوز باید حل شود این است که چرا جرم مغز و جرم بدن به این شکل باهم ارتباط دارند.

این سؤال همچنان بی‌پاسخ است و یافتن پاسخ آن می‌تواند در مورد چگونگی و چرایی تکامل حیوانات، اطلاعات زیادی را در اختیار محققان قرار دهد.

در نتیجه‌گیری این مطالعه می‌خوانیم: «جستجوی زیربنای نظری و تجربی برای روابط خمیده‌خطی بین گونه‌ها احتمالاً کمک‌های بزرگی درزمینهٔ زیست‌شناسی به دانشمندان خواهد کرد.»