In che modo gli elefanti hanno evoluto un cervello così grande? Il cambiamento climatico è parte della risposta

In che modo gli elefanti hanno evoluto un cervello così grande? Il cambiamento climatico è parte della rispostaGli elefanti hanno a lungo catturato la nostra attenzione, in parte a causa delle loro dimensioni e maestosità. Ma siamo anche colpiti il loro comportamento complesso. In qualche modo, siamo affascinati perché questo comportamento riecheggia i nostri sentimenti più umani. Ad esempio, gli elefanti sono stati ripetutamente osservati usando strumenti e affliggendo i loro morti.

Anche la loro storia evolutiva è interessante. Parallelamente agli umani 'in molti modi. Antenati elefanti originato in Africa, proprio come il nostro. I loro discendenti, tra cui i mammut, uscirono dall'Africa per abitare in altri continenti. E nel processo hanno sviluppato il cervello più grande di qualsiasi animale terrestre. Pesa intorno a 5kg, mentre il nostro cervello pesare 1.4kg.

Ma cosa ha guidato questo particolare elemento dell'evoluzione dell'elefante? Anche se la documentazione fossile degli antenati degli elefanti è ricca - con quasi le specie 300 descritte - semplicemente non conosciamo la risposta da molto tempo. Dalle prime specie con piccoli cervelli agli elefanti moderni con cervelli grandi, c'era un quasi 30 milioni di anni divario nella nostra conoscenza.

Ora, grazie alle tecniche di scansione all'avanguardia e alla ricostruzione statistica allo stato dell'arte delle caratteristiche ancestrali, abbiamo la risposta. Un team di scienziati provenienti da Sud Africa, Europa e Nord America - compresi noi - ha trascorso sei anni a ricostruire la prima linea temporale accurata dell'evoluzione del cervello nella discendenza degli elefanti. I risultati di questa collaborazione internazionale sono stati pubblicati in rapporti scientifici.

E la risposta a questa domanda di lunga data? Il cambiamento climatico è una grande parte di esso. Uno spostamento del clima, insieme ad altre interruzioni ambientali e l'invasione di concorrenti e nuovi predatori, hanno probabilmente avuto un ruolo importante nel rimodellare il cervello degli antichi elefanti. Conoscere questo non solo risolve un mistero scientifico di vecchia data. Significa anche che abbiamo un modo per capire come le specie moderne possano adattarsi all'attuale crisi climatica.

Cambiamenti legati al clima

La nostra indagine ha rivelato che la dimensione del cervello negli elefanti ancestrali aumentava in due impulsi, circa 26 e 20 milioni di anni fa. Il quoziente di encefalizzazione (una misura della dimensione relativa del cervello corretta per le dimensioni corporee) è raddoppiato durante ogni impulso. Questo trasformò il piccolo cervello dei primi parenti degli elefanti in un grande cervello paragonabile in tutto e per tutto a quello delle specie moderne.

Notevolmente, questi due impulsi di crescita delle dimensioni del cervello corrispondono a periodi di notevoli interruzioni ambientali in Africa. Alcuni 26 milioni di anni fa, L'Antartide era ghiacciata per la prima volta, che ha causato un'aridificazione globale del clima. Le fitte foreste pluviali dell'Africa si trasformarono in savane e deserti.

Il clima allora cambiato di nuovo su 20 milioni di anni fa per tornare a un ambiente africano più caldo e umido. Questa instabilità climatica è stata completata dalla comparsa di un ponte terrestre tra l'Asia e l'Africa.

Prima di 20 milioni di anni fa, l'Africa era davvero un continente isolato. Ma a causa della deriva dei continenti, alla fine si scontrò con il Levante (l'area che comprende la moderna Palestina, Israele, Libano, Siria, Giordania e Iraq), consentendo l'invasione di erbivori rivali e nuovi predatori dall'Asia. La fauna invasiva comprendeva gli antenati del leone, della zebra, del rinoceronte, dell'ippopotamo e delle antilopi dei nostri giorni. Le grandi scimmie non esistevano ancora. Alcune grandi specie si estinsero durante questo periodo; il più famoso è arsinoitherium, un parente simile a un rinoceronte di elefanti.

Gli elefanti ancestrali dovevano adattarsi o estinguersi. A quel tempo erano ancora animali relativamente piccoli, delle dimensioni di un tapiro, con un solo tronco corto. Abbiamo ipotizzato che un cervello più grande consentisse una maggiore flessibilità comportamentale: essere più esplorativi, migrare alla ricerca di cibo, far fronte a una più ampia varietà di diete (foglie, frutta, erba) e ricordare la posizione delle pozze d'acqua lontane durante i periodi di siccità , per esempio. Un cervello più grande può averli aiutati a superare in astuzia i concorrenti ed evitare i predatori.

Dimensione del corpo e del cervello

Gli elefanti erano anche aiutati dal fatto che erano diventati così grandi. Essere grandi apre un nuovo mondo di vantaggi: scoraggia i predatori e quando le risorse alimentari e l'acqua scarseggiano, un grande corpo può immagazzinare più grassi e acqua, e un intestino più grande può digerire il cibo in modo più efficiente.

Abbiamo scoperto che le dimensioni del cervello si sono evolute in modo coerente con le dimensioni del corpo nella discendenza elefantina. Ciò suggerisce che l'evoluzione di un grande corpo non è completamente indipendente da un grande cervello. Il grande cervello dell'elefante probabilmente si è evoluto, non solo per una maggiore flessibilità comportamentale, ma anche per mano con il loro grande corpo. Questo è un ammonimento sull'interpretazione delle dimensioni del cervello solo alla luce di bisogni congetturali applicati retrospettivamente per una maggiore intelligenza.

In poche parole, quando si scopre che le dimensioni del cervello di un determinato lignaggio sono aumentate, le persone saltano alla conclusione che ciò è dovuto al fatto che il lignaggio doveva diventare più intelligente per sopravvivere. Ma non dobbiamo dimenticare che la dimensione del cervello è correlata a molte altre variabili: la dimensione del corpo è un esempio. La durata della gestazione è un'altra (più tempo nell'utero è uguale a un cervello più grande). Di solito, la gente pensa che questi siano effetti collaterali di un cervello più grande, ma cosa succede se un cervello più grande fosse in realtà l'effetto collaterale di una massa corporea più grande? Cosa accadrebbe se la selezione naturale agisse solo sulla corporatura e la dimensione del cervello fosse solo un passeggero?

Le risposte a queste domande sono ancora in sospeso. Ma mentre il nostro lavoro procede, l'immagine diventa più chiara. Grazie alla nostra ricerca è ora evidente che le interruzioni ambientali, compresi i cambiamenti climatici e l'invasione di concorrenti e nuovi predatori, hanno svolto un ruolo importante nel riformare il cervello degli elefanti ancestrali e il loro comportamento.The Conversation

Circa l'autore

Julien Benoit, Postdoc in Paleontologia dei Vertebrati, University of the Witwatersrand e Paul Manger, Professore di Neurobiologia Comparata ed Evolutiva, University of the Witwatersrand

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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