İlk Memelilerin Beyinleri, Vücutlarından Çok Sonra Büyüdü

Fosiller, uzak atalarımızın büyük beyinler evrimleştirmesinin oldukça uzun zaman aldığını ortaya koyuyor.

Yaklaşık 66 milyon yıl önce dinozorları yok eden asteroit, ardında kemirgen benzeri böcek yiyicilerden kunduz büyüklüğündeki otoburlara kadar çoğunlukla daha küçük canlılar bıraktı. Zamanla, bu hayvanlar daha da büyüdü, bazıları sonunda dev haline geldi.

Bilim insanları uzun zamandır beyinlerinin bu büyümeye eşlik ettiğini ve vücudun geri kalanı gibi yavaş yavaş büyüdüğünü düşünüyorlardı. Ancak yeni bir çalışma, muhtemelen sahiplerinin hayatta kalmak için daha akıllı olması gerektiğinden, beyinlerin en son evrimleşen şeyler olduğunu gösteriyor.

Vanderbilt Üniversitesi’nde araştırmaya dâhil olmayan bir nöroanatomist olan Suzana Herculano-Houzel, yeni sonuçların “vücut büyüklüğü ve beyin büyüklüğünün iki ayrı varlık olarak düzenlendiğinin gerçekten güçlü bir göstergesi” diyor.

(İlgili: Büyük Beyinli Memelilerin Hayatta Kalma Olasılığı Daha Yüksekti)

Yaklaşık 250 milyon ila 65 milyon yıl önceki Mezozoik dönem, memeli olmak için pek uygun bir zaman değildi. Uzak atalarımızın çoğu bir kır faresinden daha büyük değildi; Dinozorlar onları yutmadan önce küçük kalmaları ve hızlı yaşamaları gerekiyordu. Edinburgh Üniversitesi’nden paleontolog ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Steve Brusatte, “Dinozorlar, memelileri küçük, memeliler dinozorları büyük tuttu.” diyor. Dinozorlar ortadan kaybolduğunda, memeliler nihayet büyümekte özgürdü.

Bilim insanları, 1970’lerin başında paleonörobiyolog Harry Jerison tarafından ortaya atılan ve yaygın olarak kabul edilen bir fikir olan, memelilerin boyutları büyüdükçe, beyin boyutlarının da vücutlarına ayak uydurmak için büyüdüğünü düşünmüşlerdi. Ancak asteroit çarpmasından hemen sonraki zamana ait memeli fosil kafatasları çok nadir görülmekteydi, bu nedenle bilim insanları bu hipotezi test etmekte zorlanıyordu.

Şimdi Brusatte ve meslektaşları, New Mexico’daki San Juan Havzası ve Denver Havzası’ndaki Colorado havzasından Paleosen (65 milyon ila 55 milyon yıl önce) ve Eosen (55 milyon ila 32 milyon yıl önce) dönemlerine ait, yakın zaman önce keşfedilen 34 memeli kafatasını analiz ettiler. Kafataslarına zarar vermeden dijital bir 3B rekonstrüksiyon oluşturan bilgisayarlı tomografi kullandılar. Ardından, içi boş kafataslarından yaratıkların “beyninin” bir modeli olan dijital endokastlar ürettiler. Son olarak, bilim insanları hayvanların beyin boyutlarını, dişlerini ve kemiklerini kullanarak tahmin ettikleri vücut boyutlarıyla karşılaştırdılar.

Ekibin Science dergisinde yayımladığı rapora göre, memelilerde ilk olarak dinozorların neslinin tükenmesinin hemen ardından vücut boyutlarında artma meydana geldi ancak beyinleri yaklaşık 10 milyon yıl sonra büyümeye başladı. 

Yeni çalışmaya öncülük eden Edinburgh Üniversitesi paleonörologlarından ortak yazar Ornella Bertrand, “Dürüst olmak gerekirse, bunu hiç beklemiyordum. ‘Bir şeyler yanlış. … Beyinler neden bu kadar küçük?’ diye düşünüyordum.” diyor. 

Bertrand ve Brusatte, büyük beyinlerin yalnızca memeliler onlara ihtiyaç duyduğunda evrimleştiğini düşünüyor. İlk başta, çok daha fazla kaynak olduğu için mümkün olduğunca büyük olmaya çalıştıklarını ve kimsenin onları öldürmeye çalışmadığını söylüyor. Ancak daha büyük memeliler hâkimiyet kurmaya başladıklarında, daha akıllı olmaya başlamaları gerekti. Çünkü yiyecek için rekabet zorlaştı ve hayatta kalmak daha da zor bir hal aldı. “İşte o zaman farklı memeli gruplarının bağımsız olarak büyük beyinlere sahip olduğunu görmeye başlıyorsunuz.” diyor.

Herculano-Houzel aynı fikirde değil. Memelilerde daha büyük beyinleri tetikleyen şeyin mutlaka rekabet olmadığını, sadece bol miktarda yiyecek ve yırtıcı dinozorların olmamasından kaynaklı iyi bir kombinasyon olduğunu söylüyor. Beyinlerin inanılmaz derecede enerji harcadığını, bu nedenle bazı memeliler büyüdüğünde daha fazla yiyebileceklerini ve daha büyük beyinler yapmak için daha fazla enerjiye sahip olabileceklerini belirtiyor. Tek başına rekabet beynin büyümesini tetikleseydi, daha küçük memelilerin ortadan kaybolacağını söylüyor. “Ama küçük memeliler asla yok olmaz.” 

Albuquerque’deki New Mexico Üniversitesi’nde paleoekolog olan ve çalışmaya dâhil olmayan Felisa Smith, yeni verilerin bilim insanlarının erken memelilerin beyin evrimi hakkında daha bütünsel bir anlayışı bir araya getirmelerine yardımcı olacağını söylüyor. “Çalışma, ekolojinin evrimsel tarihteki önemini gerçekten vurguluyor.”

Üç boyutlu kafatasları, araştırmacılardan oluşan ekibin Eosen çağında zaman içinde genel beyin büyüdükçe boyutlarının nasıl değiştiğini ve hayvanların beyinlerinin neokorteks (zeka ile ilişkili) ve koku soğancıkları (koku alma için önemli) gibi duyusal bölgelerini ölçmek için kafataslarının şeklindeki ince değişiklikleri kullanacak kadar ayrıntılıydı.  Memelilerin neokortekslerini ve göz hareketleriyle ilgili başka bir beyin bölgesini artırdığını, ancak koku soğancıklarının boyutunu küçülttüğünü buldular. Bu da beyin büyümesinde hayatta kalmak için önemli olan duyularla ilgili beyin bölgelerinin tercih edildiğini düşündürdü.

Araştırmaya dâhil olmayan Austin, Texas Üniversitesi’nden nöropaleontolog Tim Rowe, “Bu benzersiz bir bulgu.” diyor. Bilim insanlarının beynin şekline ve duyu sistemlerinin gelişimine bakarak bu hayvanların hangi ortamlara uyum sağladığı hakkında bir fikir edinebileceğini söylüyor.

Bertrand, kendisinin ve meslektaşlarının, araştırmacılara bir hayvanın çevikliği, işitme aralığı ve bu özellikler ile nasıl davranıp adapte olduğu hakkında bilgi verebilecek iç kulak gibi memelilerin kafataslarındaki diğer yapılara baktıklarını söylüyor. Brusatte, “Bu, kendi zekamızın, kendi beynimizin bazı köklerine iniyor ve hala öğrenecek çok şeyimiz var.” diyor.

Science. 31 Mart 2022.

Makale: Bertrand, O. C., Shelley, S. L., Williamson, T. E., Wible, J. R., Chester, S. G., Flynn, J. J., … & Brusatte, S. L. (2022). Brawn before brains in placental mammals after the end-Cretaceous extinction. Science, 376(6588), 80-85.