Видеть свет: Армейские муравьи эволюционировали, чтобы вернуть зрение и больше, при возвращении на поверхность
Согласно исследованию армейских муравьев под руководством профессора биологии Дрексельского университета, переход в более сложную среду обитания со временем может реактивировать и увеличить старые, бездействующие части мозга.
Шон О’Доннелл, PhD, изучил несколько родов (групп родственных видов) тропических армейских муравьев, чьи предки перешли к преимущественно подземному образу жизни почти 80 миллионов лет назад. Виды, продолжившие жить под землей, по-видимому, потеряли большую часть или всё зрение. Однако род Eciton, вернувшийся к жизни на поверхности около 18 миллионов лет назад, судя по всему, вновь обрёл зрение.
«Большинство известных примеров изменений в "инвестициях" в мозг связаны с переходом в более простую или "редуцированную" среду, — сказал О’Доннелл. — Классические примеры — случаи, когда виды, живущие на свету, дают начало обитателям тёмных пещер. Это почти всегда связано с уменьшением областей мозга, обрабатывающих зрение».
Но у некоторых изученных муравьев, по-видимому, отросли обратно части мозга, отвечающие за зрение. Это редкий пример увеличения объёма мозговой ткани вида со временем после перехода в более сложную среду.
«Наши данные об "инвестициях" в зрительную систему предполагают, что есть по крайней мере некоторый потенциал для восстановления или увеличения утраченных сенсорных и когнитивных функций», — отметил О’Доннелл.
Вместе с четырьмя соавторами О’Доннелл недавно опубликовал результаты в статье «Into the black, and back: The ecology of brain investment in Neotropical army ants» в журнале The Science of Nature.
Исследователи обнаружили, что у муравьев, живущих в основном на поверхности (Eciton hamatum, Eciton mexicanum и Eciton burchellii parvispinum), оптические доли (части мозга, отвечающие за зрение) были значительно крупнее. У видов других родов, живущих в основном под землей (например, Nomamyrmex и Cheliomyrmex), оптические доли были намного меньше.
Однако другие области мозга показали, что эволюция зрения — не вся история.
Помимо более крупных оптических долей, у Eciton были самые большие области мозга, отвечающие за обоняние, а также самый большой общий размер мозга. В то же время грибовидные тела (части мозга, участвующие в памяти и сенсорной интеграции) оказались наименьшими у самых подземных видов — Nomamyrmex и Cheliomyrmex.
В совокупности эти закономерности указывают на то, что свет — не единственный фактор, обуславливающий более крупный мозг у обитателей поверхности.
«Для меня самые захватывающие и новые закономерности — те, что предполагают, что подземный мир не просто иной (например, с упором на обоняние вместо зрения). Данные указывают, что подземный мир проще и в целом представляет меньшие когнитивные вызовы, чем мир на поверхности», — сказал О’Доннелл.
В статье авторы предположили несколько аспектов наземной среды, которые сложнее и требуют эволюции дополнительного мозгового пространства: разнообразие добычи, наличие хищников и различия между дневной и ночной активностью.
«С эволюционной точки зрения, обладание большим количеством мозговой ткани ("инвестиции" в мозг) — "дорогостоящая" черта. Мозговая ткань требует много энергии для построения и поддержания. Поэтому вид не продержится долго, если нет веской причины нести эту дополнительную мозговую мощность», — пояснил О’Доннелл.
«Это исследование показывает, что мозг тесно связан с экологией видов животных и что эволюция мозга может реагировать на новые экологические вызовы даже спустя десятки миллионов лет», — заключил учёный.