Миграционное поведение влияет на размер мозга у птиц

Исследователи из Центра экологических исследований и лесного хозяйства (CREAF, Автономный университет Барселоны, Испания) пролили новый свет на эволюцию размера мозга у птиц. Учёным уже некоторое время было известно, что перелётные птицы имеют меньший мозг, чем их оседлые родственники. Новое исследование рассматривает причины и приходит к выводу, что сам акт миграции приводит к уменьшению размера мозга. Авторы указывают на то, что причины могут быть связаны с необходимостью снижения энергетических, метаболических и когнитивных затрат. Для этих выводов учёные реконструировали эволюционную историю одного из самых многочисленных отрядов птиц — воробьинообразных (Passeriformes), группы, включающей ласточек, синиц и ворон.

Понимание эволюции мозга интересовало учёных со времён Чарльза Дарвина, который считал, что большой размер человеческого мозга идёт рука об руку с исключительными когнитивными способностями нашего вида. Одно из классических объяснений — теория защитного мозга, предполагающая, что большой мозг (по сравнению с размером тела) облегчает обучение. Это защищает особей от изменений в окружающей среде, например, вызванных сменой времён года. Однако у птиц не все виды одинаково реагируют на сезонные изменения. Перелётные птицы избегают этих изменений, перемещаясь в менее суровые места при ухудшении условий. Эту стратегию используют ласточки или кукушки. Оседлые виды птиц остаются в одной и той же местности круглый год и сталкиваются с сильными колебаниями окружающей среды. К этой группе относятся синицы и вороны.

Предыдущие исследования показали, что обе стратегии связаны с различиями в размере мозга. Однако проблема часто заключается в том, что трудно различить причины и следствия наблюдаемых различий. Исследователи CREAF Даниэль Сол и Нурия Гарсия вместе с учёными из Канады и Англии предлагают новые научные достижения в статье, опубликованной в мартовском выпуске журнала PLoS One.

Проанализировав данные по 600 видам воробьинообразных птиц в регионах от тропиков до Арктики, Даниэль Сол и его коллеги подтвердили, что перелётные птицы имеют меньший мозг, чем их оседлые собратья. Вопрос теперь в том, определяет ли размер мозга образ жизни (перелётный или оседлый) или же образ жизни определяет размер мозга. Согласно теории защитного мозга, оседлый образ жизни облегчает рост мозга, что, например, способствует приобретению альтернативных стратегий поиска пищи в зимние месяцы. Однако исследование показывает совершенно обратное и указывает на то, что именно перелётный образ жизни заставляет этих птиц иметь меньший мозг. Исследователи пришли к этому выводу, реконструировав эволюционную историю воробьинообразных и определив последовательность эволюционных изменений, которые с наибольшей вероятностью привели к нынешней ситуации. В случае этой группы птиц «первым шагом был переход от оседлого к перелётному образу жизни, а вторым шагом стало уменьшение размера мозга у перелётных птиц», — объясняет Даниэль Сол. «Следовательно, — добавляет он, — различия в размерах мозга вызваны не необходимостью природы обеспечить оседлые виды большим мозгом, как предполагает теория защитного мозга, а необходимостью обеспечить перелётные виды меньшим мозгом».

Обычно большой мозг даёт много преимуществ. Тогда почему в случае перелётных птиц естественный отбор благоприятствовал меньшему мозгу? Исследование выделяет различные объяснения, но общая идея сосредоточена на возможности того, что большой мозг не обязательно должен быть лучше. По словам Даниэля Сола, «мозг — это орган, который потребляет много энергии и развивается медленно, и это может быть слишком затратно для перелётных видов, которые должны преодолевать большие расстояния и имеют мало времени для размножения». В то же время уменьшение объёма мозга также может быть вызвано снижением когнитивных функций, которые больше не полезны для перелётных видов. Он продолжает: «Для птиц, которые много путешествуют, исследование окружающей среды приносит больше затрат, чем выгод, поскольку информация, полезная в одном месте, не обязательно такова в другом. Это также подвергает их большей опасности. По этим причинам мы считаем, что для этих видов их врождённое поведение может быть более полезным, чем приобретённое».

Основываясь на этих выводах, авторы исследования рекомендуют провести углублённый анализ определённых областей мозга, таких как плащ (паллиум) и конечный мозг (телэнцефалон), участвующих в процессах обучения и поведенческих инноваций. Они полагают, что эти области могут быть менее развиты у перелётных птиц, чем у оседлых, поскольку баланс затрат и выгод в этих процессах не благоприятствует видам.