為什么靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物會(huì)進(jìn)化出大大腦？這可能不是你認(rèn)為的原因

由于我們的大腦很大，人類(lèi)和非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物比大多數(shù)哺乳動(dòng)物更聰明。但是，為什么有些物種首先會(huì)發(fā)展出大大腦呢？

關(guān)于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物如何進(jìn)化出大大腦的主要假設(shè)涉及反饋循環(huán)：更聰明的動(dòng)物利用它們的智慧更有效地尋找食物，從而產(chǎn)生更多的卡路里，從而為大大腦提供能量。對(duì)這一想法的支持來(lái)自研究發(fā)現(xiàn)大腦大小和飲食之間存在相關(guān)性的研究——更具體地說(shuō)，是大腦的大小和飲食量水果在動(dòng)物的飲食中。

水果是一種高能量的食物，但為動(dòng)物創(chuàng)造一個(gè)復(fù)雜的謎題.不同的水果種類(lèi)在一年中的不同時(shí)間成熟，并分布在動(dòng)物的家中。需要找到這種高度可變食物的動(dòng)物可能更有可能進(jìn)化出大大腦。

這里的一個(gè)關(guān)鍵假設(shè)是，大腦較大的物種更聰明，因此可以更有效地找到食物。在今天發(fā)表的一項(xiàng)新研究中英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊 B，我們首次直接檢驗(yàn)了大腦進(jìn)化的這一假說(shuō)。

追蹤巴拿馬的水果食客

檢驗(yàn)水果飲食假說(shuō)的一個(gè)主要問(wèn)題是測(cè)量覓食效率是困難的。我們研究的哺乳動(dòng)物長(zhǎng)途跋涉，通常每天超過(guò)三公里，因此很難在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制真實(shí)的研究條件。

一些研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)操縱了野生動(dòng)物的食物分配，但這些動(dòng)物需要廣泛的訓(xùn)練才能學(xué)會(huì)訪(fǎng)問(wèn)人造食物資源。

在我們的研究中，我們利用了巴拿馬的一種自然現(xiàn)象，即通常復(fù)雜的水果拼圖在三個(gè)月內(nèi)縮小到只有幾種成熟的水果。在這段時(shí)間里，所有吃水果的哺乳動(dòng)物都被迫集中注意力在一個(gè)樹(shù)種上：油翅目 Dipteryx oleifera.

幸運(yùn)的是，雙翅目樹(shù)木很大，有時(shí)高達(dá)40-50米，夏季開(kāi)出鮮艷的紫色花朵。在開(kāi)花季節(jié)，我們用無(wú)人機(jī)繪制了該島的地圖，并確定了紫色花朵的斑塊，幾乎繪制了所有雙翅目幾個(gè)月后結(jié)出了果實(shí)。

這讓我們充分了解了研究動(dòng)物面臨的水果難題，但我們?nèi)匀恍枰獪y(cè)試不同大腦大小的動(dòng)物訪(fǎng)問(wèn)這些樹(shù)的效率。我們選擇了兩只大腦靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物（蜘蛛猴和白面卷尾猴）和兩只小腦浣熊親戚（白鼻大衣和金卡朱斯）。

在兩個(gè)結(jié)果季節(jié)，我們收集了 40 多只動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，從而獲得了超過(guò) 600,000 個(gè) GPS 位置。

然后，我們必須弄清楚動(dòng)物何時(shí)來(lái)訪(fǎng)雙翅目樹(shù)和多長(zhǎng)時(shí)間。這是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)橐_切地知道我們的動(dòng)物何時(shí)進(jìn)入和離開(kāi)果樹(shù)，我們必須在每四分鐘進(jìn)行一次GPS定位之間推斷它們的位置。有些動(dòng)物也有睡在里面的壞習(xí)慣雙翅目樹(shù)。值得慶幸的是，我們的項(xiàng)圈記錄了動(dòng)物的活動(dòng)，因此我們可以分辨出它們何時(shí)在睡覺(jué)。

一旦解決了這些挑戰(zhàn)，我們就會(huì)將路線(xiàn)效率計(jì)算為每天在雙翅目樹(shù)木，除以行進(jìn)距離。

更聰明的覓食者會(huì)更聰明地覓食嗎？

如果大腦較大的動(dòng)物利用它們的智慧更有效地訪(fǎng)問(wèn)果樹(shù)，我們預(yù)計(jì)我們研究中的大腦靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物將有更有效的覓食路線(xiàn)。

這不是我們發(fā)現(xiàn)的。

這兩種猴子沒(méi)有比兩種非靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物更有效的路線(xiàn)，這嚴(yán)重削弱了大腦進(jìn)化的水果飲食假說(shuō)。如果更聰明的物種效率更高，它們可能能夠更快地滿(mǎn)足它們的營(yíng)養(yǎng)需求，然后在一天的剩余時(shí)間里放松一下。

如果是這樣的話(huà)，我們本來(lái)可以期望猴子在饑餓醒來(lái)后的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)更有效地引導(dǎo)自己。當(dāng)觀察一天中的前2-4個(gè)小時(shí)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果：猴子并不比非靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物更有效率。

那么，為什么是大腦袋呢？

那么，如果這些大大腦的進(jìn)化不允許靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物規(guī)劃更有效的覓食路線(xiàn)，為什么某些物種的大腦尺寸會(huì)增加呢？

也許這與記憶有關(guān)。如果大腦較大的物種有更好的情景記憶，它們可能能夠優(yōu)化果樹(shù)訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)間以獲得更多的食物。對(duì)我們數(shù)據(jù)集的初步分析并不支持這種解釋?zhuān)覀冃枰敿?xì)的研究來(lái)檢驗(yàn)這一假設(shè)。

智力可能與工具的使用有關(guān)，這可以幫助動(dòng)物從環(huán)境中提取更多的營(yíng)養(yǎng)。在我們的四個(gè)研究物種中，白面卷尾猴是唯一被觀察到的物種使用工具，它也擁有最大的大腦（相對(duì)于體型）。

我們的研究還可以支持這樣的假設(shè)，即大腦大小增加以應(yīng)對(duì)生活在社會(huì)群體中的復(fù)雜性。

大型大腦已經(jīng)在各種脊椎動(dòng)物（海豚、鸚鵡、烏鴉）和無(wú)脊椎動(dòng)物（章魚(yú)）中進(jìn)化而來(lái)。雖然我們的研究無(wú)法確定所有這些物種大腦進(jìn)化的確切驅(qū)動(dòng)因素，但我們以相對(duì)非侵入性的方式直接測(cè)試了野生熱帶哺乳動(dòng)物的一個(gè)關(guān)鍵假設(shè)。

我們已經(jīng)證明，通過(guò)使用最新的傳感器技術(shù)，我們可以測(cè)試有關(guān)動(dòng)物在自然環(huán)境中的進(jìn)化、心理和行為的重大假設(shè)。

本·赫希，動(dòng)物學(xué)和生態(tài)學(xué)高級(jí)講師，詹姆斯庫(kù)克大學(xué)

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