Neden Büyük Beyinler Nadirdir?
Gnathonemus petersii'nin beyni vücuduyla orantısal olarak bir insandan daha büyüktür. Büyük beyninin enerji talebini karşılamak için Gnathonemus petersii Schnauzenorganı (çene çıkıntısı elektroreseptörlerle kaplı ve avını yakalamakta yardım ediyor)geliştirdi.
Credit: David Kilper/Washington University
Bir tür olarak çoğumuz büyük beynimizle gurur duyarız. Fakat bizler, büyük beynimizin bilişsel yararı olduğu gibi dezavantajlı tarafları var mıdır? Diye sormayız.
Daha büyük bir beyinde birçok faydalılık düşünebiliriz ancak öbür taraftan beyin dokusu inanılmaz derecede pahalıdır ve artan beyin ağırlığı canlıya büyük bir maliyetle getirir. "diyor Kimberley V. Sukhum, biyoloji alanında yüksek lisans öğrencisi Arts & Sciences at Washington University in St. Louis’de.
Büyük bir beynin gelişmesi, ya enerji için diğer taleplerde azalma ya da toplam enerji tüketiminde bir artış gerektirir, diyor Sükhum'un danışmanı biyoloji Profesörü olan Bruce Carlson. Önceki çalışmalarda primatlarda, kurbağa ve kara kurbağalarında, balıklarda ve kuşlarda her iki hipotez için de destekler bulundu, evrim yolunda bu canlıların büyük beyin iyin için ayrılıp ayrılmadıkları belirsizdir.
Carlson'un laboratuarı Afrika'daki mormyrid elektrikli balıklarını araştırıyor ve bu balıklar avını bulmak ve birbirleriyle iletişim kurmak için zayıf elektrik boşalmaları kullanıyorlar.
Mormyridler büyük beyinli balık olarak şöhret kazanmışlardır(yukarıdaki resimde görülen balık) aslında beyinleri vücutlarının %3’ünü oluşturuyor. İnsanlarda ise bu oran %2-2,5 ‘tur. Fakat diğer mormyridlerle eşit derecede zekâya sahip olup olmadıkları belirsizdir.
Mormyrid ailesinin 200'den fazla türünden 30'unu inceleyen bilim insanları, çok çeşitli beyin boyutlarına sahip olduklarını keşfettiler.
Bu durum, biz araştırmacılara; balıklarda, beynin metabolik maliyetlerini hesaplamamız için büyük bir fırsat sundu diyor, Sukhum.
Bilim adamları balıkları soktukları testte, oksijen tüketimini ve oksijen yetmezliğini tolere etme kabiliyetlerinin belirleyicisi olarak enerji kullanımı ve enerji talebi kullanıyorlardı. Testlerin sonucunda yeterince emin oldular. Büyük beyinli ballıklar, küçük beyinli balılar göre daha çok oksijen talep ediyorlardı.
Sonuçlar; Proceedings of the Royal Society’nin 21 Aralık sayısında yayınlandı. Sonuçlar kışkırtıcı bir karşılaştırma yapıyor Nature’un 19 Mayıs 2016 sayısı ile. Nature da yayınlanan çalışma; büyük beyinli insanların, maymunlara göre daha hızlı metabolik faaliyetleri olduğunu belirtiyor.
Alternatifi Nedir?
İlk kez böyle bir problemle karşılaştığınızda büyük bir beyine sahip olduğunuz için daha çok yemeniz gerektiğini düşünebilirsiniz.
Ancak birçok çalışma büyük beyinlerin uyum sağlayabilmek için diğer enerji açısından pahalı organ ve işlemlerde kısıntıya gittiklerini gösteriyor.
Örnek olarak, Eylül ayında The American Naturalist’te yayınlanan çalışmada; 30 Kurbağa ve Karakurbağası türünde, büyük beyinli türler, diğerlerine göre kısa bağırsaklara sahipti. Bağırsaklarda enerji açısında pahalı organlardır.
İnsanlar üzerine yapılan ilk çalışmalarda; kısmen insanın temel metabolik hızı diğer primatlara göre belirgin bir şekilde hızlı çalışıyordu. Küçük insan bağırsakları benzer şekilde büyük insan beyinlerine olanak sağladı.
( Daha küçük bir bağırsak daha az enerji kullanabilirken nasıl daha fazla enerji sağlayabilir? İddia, bağırsak küçülmesi ile değişen çok besleyici besin diyeti ( et, yumru kök besinler patates gibi ve pişmiş yitecekler) denk gelmek zorundadır.)
Her durumda, çoğu son zamanlarda yapılan çalışmalarda sadece primatlarda değil, evrimsel olarak bize en yakın maymun türlerine de bakıldı, bunun yerine temel metabolik hız ve toplam enerji harcaması ölçüsü beyin boyutu ile bulundu.
Carlson, beyin büyüklüğü üzerine yapılan ilk çalışmalarda karışıklık ortaya çıktığını öne sürüyor. Çünkü büyük beyinler, orta ölçekli beyinlere göre farklı mekanizmaların ortaya çıkmasını sağlıyor ve farklı bedellere yol açıyor. Beyin büyüklüğünde ılımlı artışlara uyum sağlamak belki mümkün olabilir, başka organı kısarak veya davranışlarını değiştirerek. Fakat gerçekte, büyük beyinler toplam enerji alımında artış talep ediyorlar.
Hepsi yukarı yönlü değil!
Varolmak için daha fazla beslenmesi gereken bir vücuda sahip olmak, hem mormyridler hem de insanlar için riskli bir stratejidir.
Carlson ve Sohum, mormyridlerin "elektrolokasyon" ile çevreyi algılama yeteneğinin kendilerini daha verimli bir şekilde yiyecek aramalarına yardım ettiğine dikkat çekiyorlar. Ayrıca bazı büyük beyinli mormyridler yardımcı uzantılara sahiptir. Örneğin; Schnauzenorgan veya bir tüp burnu gibi, bunlar omurgasız hayvanları yarıklardan çıkarmalarına yardım ediyor.
Adaptasyonlarına rağmen, büyük beyinli balıkların aşırı enerji ihtiyaçları onları oksijen miktarının sürekli yüksek olduğu, büyük ve çok hızlı akan nehirlerle sınırlar. Bu arada onların küçük beyinli kuzenleri birçok çevrede, hatta oksijen seviyesinin düşük olduğu bataklıklarda bile hızlı akan nehirlerdeki gibi iyi hayatta kalabilirler.
İnsanlar da, büyük beyinlerinin enerji ihtiyaçları nedeniyle, gıda arzındaki herhangi bir kesintiye karşı oldukça savunmasızdır. Bu riski etkili iki ayaklı yürüme veya yemek pişirme ve yiyeceklerini paylaşma yoluyla azaltabilir- aynı zamanda yağ depolayarak da yapabilir.
Story Source:
Materials provided by Washington University in St. Louis. Note: Content may be edited for style and length.
Journal References:
- Kimberley V. Sukhum, Megan K. Freiler, Robert Wang, Bruce A. Carlson. The costs of a big brain: extreme encephalization results in higher energetic demand and reduced hypoxia tolerance in weakly electric African fishes. Proc. R. Soc. B, 2016 DOI: 10.1098/rspb.2016.2157
- Herman Pontzer, Mary H. Brown, David A. Raichlen, Holly Dunsworth, Brian Hare, Kara Walker, Amy Luke, Lara R. Dugas, Ramon Durazo-Arvizu, Dale Schoeller, Jacob Plange-Rhule, Pascal Bovet, Terrence E. Forrester, Estelle V. Lambert, Melissa Emery Thompson, Robert W. Shumaker, Stephen R. Ross. Metabolic acceleration and the evolution of human brain size and life history. Nature, 2016; 533 (7603): 390 DOI: 10.1038/nature17654
- Wen Bo Liao, Shang Ling Lou, Yu Zeng, Alexander Kotrschal. Large Brains, Small Guts: The Expensive Tissue Hypothesis Supported within Anurans. The American Naturalist, 2016; 188 (6): 693 DOI: 10.1086/688894
Çeviren: Barış Uçar Bilime Yön Veren Cevaplar
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/12/161221132803.htm 03.01.2017
BİYOLOJİ HABERLERİ
-
Amonyum, Dünya’da Yaşamın Ortaya Çıkmasını Sağladı
-
16 Nisan, 'Dünya Biyologlar Günü'
-
Protonların Aşamalı Değişimi, ATP Sentaz Enzimi ve Mitokondriyum
-
Biyoloji Kongre Sponsorluğu
-
Dünya'da Yaşamın Nasıl Başladığının Sırrı...
-
Kazdağları Yaban Mantarları Eğitim Festivali
-
Işığın Değişmesi İle Algler
-
Trikotilomani Nedir
-
Araştırma üniversitelerinin listesi belli oldu. İşte 10 araştırma üniversitesi
-
Bilim İnsanları Tarafından Yapılan Yeni Çalışmada “Hücre İçi Saati” Bulundu
-
UCLA biyologları yaşlanmayı yavaşlatıyor, meyve sineklerinin ömrünü uzatıyor
-
Bilim insanları betalain sentezlemeyi başarmışlar. Betalain üretmenin bize faydaları nelerdir ?
-
Beyin Tanıdık Yüzleri Nasıl Ayırt Ediyor
-
Hakkâri Sat Dağlarında İki Yeni Buzul Gölü Keşfedildi
-
Her Nöron 1000’den Fazla Mutasyon Taşıyor Olabilir