Dydis – dar ne viskas: kaip paukščiams sekasi gyventi su mažesnėmis smegenimis? ()
Paukščiai yra protingi. Jie įsitraukia į socialinį mokymąsi, planuoja ateitį ir daro dar visokiausių dalykų, kuriuos, kaip seniau manyta, geba atlikti tik primatai. Tačiau žinduolių ir paukščių evoliuciją skiria šimtai milijonų metų, o jų smegenys struktūriškai labai skiriasi. Be to, svarbų vaidmenį atlieka ir dydis. Pažvelgus į paukščio galvą, pasidaro aišku, kad joje telpa ne itin daug. Tad kaip paukščiams sekasi gyventi su mažesnėmis smegenimis?
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nors kiti tyrimai buvo sutelkę dėmesį į įvairius struktūrinius skirtumus, 2016 metais leidinyje „PNAS“ pasirodęs tyrimas parodė, kad tam tikra prasme smegenų dydis nėra svarbus. Tyrimo autoriai pademonstravo, kad neuronai paukščių smegenyse yra išsidėstę žymiai tankiau nei žmonių smegenyse, dėl ko gana nedidelio dydžio paukščių smegenys ląstelių skaičiumi prilygsta primatų smegenims.
Įdomu tai, kad mes visa tai turėjome žinoti jau seniai.
Jeigu pažvelgtume į paukščio smegenis daug neišmanydami šioje srityje, tikriausiai liktume nustebę jų nedideliu dydžiu. Papūgų arų smegenys – bene sunkiausios iš visų paukščių smegenų, tačiau sveria tik apie 25 gramus. Tuo tarpu kranklių – didelių paukščių, pelnytai garsėjančių protingumu – smegenys paprastai sveria apie 15 gramų. Panašaus svorio smegenis turi triušis.
Tačiau nusimanantiems neuroanatomijoje kai kurie dalykai gali kelti klausimų. Daugelio struktūrų, kurias žinduolių (ypač primatų) atveju siejame su aukštesniuoju suvokimas, paukščių smegenyse arba nėra, arba jos atrodo visai kitaip. Tai reiškia, kad paukščių suvokimas turi iš esmės skirtis nuo žinduolių suvokimo.
Baltymai, veikiantys kaip esminiai žinduolių smegenų vystymosi reguliatoriai, taip pat randami ir paukščių organizmuose. Sekant jų išraišką tada, kai smegenys dar tik vystosi, paaiškėjo, kad kai kurios smegenų struktūros, kurios savo išvaizda paukščiuose ir žinduoliuose skiriasi, vis dėlto turi tą pačią vystymosi istoriją ir subrendusios išreiškia tą patį genų rinkinį. Manipuliuojant šių genų aktyvumu, žinduolių ir paukščių smegenys yra paveikiamos panašiai.
Taigi, atrodo, tiek paukščiai, tiek žinduoliai turi tas pačias pagrindines smegenų sudedamąsias dalis – tačiau jų galios klausimas vis dar išlieka. Žinduolių smegenys tiesiog daug didesnės, todėl atrodo neišvengiama, kad jos gali nuveikti daugiau.
Tačiau dydis – dar ne viskas. Nervų sistemos galimybės priklauso nuo neuronų skaičiaus ir nuo to, kiek jungčių jie gali užmegzti. Ar paukščiai gali tiesiog sutalpinti daugiau neuronų į tą pačią fizinę erdvę ir taip atlikti daugiau darbų su mažesnėmis smegenimis?
Turėjome tikėtis, kad atsakymas bus teigiamas. Pasirodo, skraidantys gyvūnai yra linkę mažinti savo genomų dydį, palyginti su neskraidančiais giminaičiais. Tai būdinga ir šikšnosparniams, ir paukščiams. Viena iš tokio mažesnio genomo pasekmių yra ta, kad ląstelės, kuriose yra šie genomai, taip pat tampa mažesnėmis. Ši tendencija buvo panaudota versijoje, kad dinozaurų grupės, iš kurios išsivystė paukščiai, genomas mažėjo jau milijonus metų prieš tai.
Tačiau lygiai taip pat galėtume šią logiką taikyti ir neuronams. Jei paukščių ląstelės yra mažesnės, į tą patį tūrį galima sutalpinti daugiau ląstelių. Tokiomis aplinkybėmis mažos smegenys nebūtų toks ir didelis trūkumas, kaip atrodo. Tačiau vien logikos čia neužtenka, todėl tyrėjų komanda ėmėsi bandymo suskaičiuoti visus neuronus įvairių paukščių smegenyse – daugiausia giesmininkų, plėšriųjų paukščių ir papūgų.
Maži paukščiai giesmininkai, kurie sveria vos 4,5 gramo, iš tiesų turi mažas smegenis. Jų smegenys gali sverti vos trečdalį gramo ir turėti tik 100 milijonų neuronų. Tačiau sunkesnių paukščių smegenys gali sverti daugiau nei keliolika gramų ir turėti daugiau nei 2 milijardus neuronų. Vidutiniškai vienam paukščių masės vienetui tenka dvigubai daugiau neuronų, nei vienam žinduolių masės vienetui. Pavyzdžiui, paprastasis nykštukas sveria 10 kartų mažiau už pelę – bet turi dvigubai daugiau neuronų.
Palyginimui, didžiausios papūgos smegenys sveria 20 gramų, nors jų kūno svoris yra panašus į sunkiausių giesmininkų. Be to, papūgų smegenys turi daugiau nei 3 milijardus neuronų. Tiesą sakant, kalbėdami apie didžiausius plėšriuosius paukščius ir papūgas, tyrimo autoriai rašo, kad bendras jų neuronų kiekis yra panašus į mažų beždžionių ar žymiai didesnių kanopinių gyvūnų neuronų skaičių.
Šios ląstelės taip pat įdomiai pasiskirsčiusios: kai jų daugėja, jos pirmiausia patenka į smegenų sritį, vadinamą apsiaustu, kuri atsakinga už erdvinį mąstymą, kalbą ir atmintį. Todėl šioje srityje yra įspūdingas ląstelių skaičius. Varnų ir kėjų (papūgų rūšis) smegenų apsiaustas turi daugiau neuronų nei beždžionių kapucinų, o papūgos aros jų turi daugiau nei beždžionės rezusai.
Kaip ir dydžiu bei svorio atveju, nėra paprasto ryšio tarp neuronų skaičiaus smegenyse ir smegenų galimybių. Tačiau šis tyrimas demonstruoja, kad neturėtume manyti, jog paukščių mąstymo procesus turi riboti jų smegenų dydis. Autoriai netgi teigia, kad tai gali turėti tam tikrų privalumų: kai daugiau neuronų yra arčiau vienas kito, signalams paprastai nereikėtų nukeliauti tokio didelio atstumo, kol jie pasieks tikslą. Taigi, paukščiai gali apdoroti informaciją šiek tiek greičiau, nei žinduoliai.
