20 millioner år gammelt kranie tyder på kompleks hjerneudvikling hos aber, aber

Det har længe været antaget, at hjernestørrelsen hos antropoide primater - en mangfoldig gruppe af moderne og uddøde aber, mennesker, og deres nærmeste pårørende - steg gradvist over tid. Ny forskning på et af de ældste og mest komplette fossile primatkranier fra Sydamerika viser i stedet, at mønsteret for hjernens udvikling i denne gruppe var langt mere ternet. Studiet, offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt og ledet af forskere fra American Museum of Natural History, det kinesiske videnskabsakademi, og University of California Santa Barbara, tyder på, at hjernen blev forstørret gentagne gange og uafhængigt i løbet af antropoid historie, og var mere kompleks i nogle tidlige medlemmer af gruppen end tidligere anerkendt.

"Mennesker har usædvanligt forstørrede hjerner, men vi ved meget lidt om, hvor langt tilbage denne nøgleegenskab begyndte at udvikle sig, " sagde hovedforfatter Xijun Ni, en forskningsmedarbejder på museet og en forsker ved det kinesiske videnskabsakademi. "Dette er til dels på grund af knapheden på velbevarede fossile kranier fra meget ældre slægtninge."

Som en del af et langsigtet samarbejde med John Flynn, museets Frick-kurator for fossile pattedyr, Ni stod i spidsen for en detaljeret undersøgelse af et usædvanligt 20 millioner år gammelt menneskeskabt fossil opdaget højt i Andesbjergene i Chile, kraniet og eneste kendte eksemplar af Chilecebus carrascoensis .

"Gennem mere end tre årtiers partnerskab og tæt samarbejde med Chiles Nationalmuseum, vi har fundet mange bemærkelsesværdige nye fossiler fra uventede steder i Andesbjergenes barske vulkanske terræn, " sagde Flynn." Chilecebus er et af de sjældne og virkelig spektakulære fossiler, afslører ny indsigt og overraskende konklusioner, hver gang nye analytiske metoder anvendes til at studere det."

Tidligere forskning af Flynn, Ni, og deres kolleger videre Chilecebus gav en groft ide om dyrets encefalisering, eller hjernestørrelsen i forhold til kropsstørrelsen. En høj encefaliseringskvotient (EQ) betyder en stor hjerne for et dyr af en given kropsstørrelse. De fleste primater har høje EQ'er i forhold til andre pattedyr, selvom nogle primater - især mennesker og deres nærmeste slægtninge - har endnu højere EQ'er end andre. Den seneste undersøgelse tager denne forståelse et skridt videre, illustrerer mønstrene på tværs af det bredere antropoide stamtræ. Den resulterende "PEQ" - eller fylogenetisk encefaliseringskvotient, at korrigere for virkningerne af tætte evolutionære forhold - for Chilecebus er relativt lille, på 0,79. De fleste nulevende aber, til sammenligning, har PEQ'er fra 0,86 til 3,39, med mennesker, der kommer ind på en ekstraordinær 13.46 og har udvidet hjernestørrelser dramatisk selv sammenlignet med nærmeste slægtninge. Med denne nye ramme, forskerne bekræftede, at cerebral udvidelse fandt sted gentagne gange og uafhængigt i antropoid evolution, i både den nye og den gamle verdens slægt, med lejlighedsvise fald i størrelse.

Højopløsnings røntgencomputertomografi (CT) scanning og 3-D digital rekonstruktion af indersiden af Chilecebus ' kranium gav forskerholdet ny indsigt i dens hjernes anatomi. Hos moderne primater, størrelsen af ​​syns- og lugtecentrene i hjernen er negativt korreleret, afspejler en potentiel evolutionær "afvejning, " hvilket betyder, at visuelt akutte primater typisk har svagere lugtesans. Overraskende nok, forskerne opdagede, at en lille lugteløg i Chilecebus blev ikke opvejet af et forstærket visuelt system. Dette fund indikerer, at i primatudviklingen var de visuelle og olfaktoriske systemer langt mindre tæt forbundet, end det var almindeligt antaget.

Andre fund:Størrelsen af ​​åbningen til synsnerven tyder på det Chilecebus var dagligdags. Også, hjernens indfoldede (sulcus) mønster af Chilecebus , selvom det er langt enklere end i de fleste moderne menneskeskabte, besidder mindst syv par sulcal riller og er overraskende kompleks for sådan en gammel primat.

"Under hans episke rejse på Beagle, Charles Darwin udforskede mundingen af ​​kløften hvor Chilecebus blev opdaget 160 år senere. Lukket ude af den højere cordillera af vintersne, Darwin blev inspireret af 'scener af højeste interesse', som hans udsigt præsenterede. Dette udsøgte fossil, fundet kun få kilometer øst for hvor Darwin stod, ville have begejstret ham, " sagde medforfatter André Wyss fra University of California Santa Barbara.