动物的大脑质量和体重相关的想法具有直观意义:毕竟,体型较大的动物往往比体型较小的动物拥有更大的大脑。
然而,事实证明很难找到一个明确的模型来准确说明这两个数字之间的关系。
一项新研究发表于自然生态与进化本月表明,这个问题源于长期以来对两个质量之间数学关系的假设的根本错误。
该研究提出了一种替代模型,该模型既能更好地拟合数据,又能解释其他几个有关大脑进化的长期存在的问题。
正如该研究所解释的那样,几十年来的普遍假设是身体和大脑质量之间的关系遵循一个相对简单的关系幂律。然而,这种提议的关系引起了激烈的争论,因为它似乎并不适用于所有物种组。
到目前为止,研究人员还无法找到该方程的全面适用的配置。特别是,不同分类层之间的差异已经足够令人烦恼,以至于它被赋予了自己的名字:分类单元水平问题。
虽然关系中关键部分的价值和来源都被称为异速生长虽然大脑质量和体重之间的关系一直是大量争论的主题,但这篇新论文解决了一个更基本的问题:我们假设大脑质量和体重之间遵循某种对数线性关系是否正确。
为此,作者获取了包含 1,504 个哺乳动物大脑/身体质量值的广泛数据集,并研究了哪种模型最适合这些数据。
他们发现这种关系不是对数线性的,而是对数曲线:当以对数刻度绘制时,图形本身必须弯曲以适应它。
作者测试了几个不同的方程来构建这条曲线,发现最适合的是二阶多项式——一种在高中经常遇到的二次方程。
曲线的主要特征是那个“随着哺乳动物体重的增加,大脑质量随体重增加的速度会降低”。因此,它预测非常大的动物的大脑比线性模型预测的要小——这正是数据集所显示的。
拥有一条可以拟合大脑/身体关系的单一曲线,可以在先前模型下具有明显不同异速生长系数的组之间进行比较。
该研究证明了新模型的一个优点:“[它]使得研究性状(或相对性状)随时间演变的进化趋势成为可能。”为此,它检查了大脑质量增加的速度,或者换句话说,更大的大脑进化的速度。它发现物种之间的显着差异。
不出所料,灵长类动物速度异常快,但啮齿动物和食肉动物也是如此。只有三组动物表现出大脑与体重随时间增加的关系。
该研究主要针对哺乳动物,但作者还检查了鸟类的身体/大脑质量对的数据集,发现曲线关系也很好地符合该数据。但也许仍有待解决的最有趣的谜团是为什么大脑和体重以这种方式相关。
这个问题在很大程度上仍然是一个悬而未决的问题,它的答案很可能对动物如何以及为何以它们现有的方式进化有很多解释。
作为研究在结论中说,“寻求跨物种曲线关系的理论和经验基础可能会为整个生物学做出重大贡献。”
这项研究发表于自然生态与进化。









