Små hvepsekroppe betyder små hvepse hjerneområder, viser undersøgelse

En ny undersøgelse fra Drexel University, der sammenligner hjernestørrelse med kropsstørrelse, viser, at bare fordi du har udviklet dig til at have en stor hjerne, nogle områder af din hjerne har muligvis ikke fulgt med.

Sean O'Donnell, Ph.D., professor i College of Arts and Sciences ved Drexel University, og hans team studerede en bred vifte af costaricanske papirhvepse for at kaste lys over dette emne. Og hvad de fandt var, at hvepsehjernerne fulgte en generel biologisk regel - Hallers regel - når det kom til den samlede hjernestørrelse, men ikke alle hjerner var lige i struktur.

"Hjerner er ikke homogene masser:De er opdelt i underregioner, der udfører forskellige funktioner, "O'Donnell sagde. "Og vi fandt ud af, at ikke alle disse underregioner udvikler sig til den samme proportionale størrelse."

Den samlede hjernestørrelse udvikler sig i takt med kropsstørrelsen, men det sædvanlige mønster inden for en slægt af dyr - kaldet "Hallers regel" - er, at de mindste arter har de største hjerner i forhold til deres kropsstørrelse.

For eksempel, en vestlig gorilla er i gennemsnit et par centimeter kortere end en østlig gorilla, men deres hjerner er begge omtrent lige store. Det betyder, at en vestlig gorillas hjerne vil være en større del af dens samlede krop end den østlige gorilla, efter Hallers Regel.

mennesker, imidlertid, er en undtagelse fra Hallers regel. Vores samlede hjernestørrelse er meget større end hvad vores kropsstørrelse ville indikere blandt primater. Så hvordan udviklede vores store hjerner sig? O'Donnell og hans team håbede, at papirhvepsene ville begynde at give nogle spor.

De kørte en undersøgelse (publiceret i Biologisk tidsskrift for Linnean Society ) på flere arter af papirhvepse inden for den taksonomiske stamme Eponini for at bestemme, om størrelsen af ​​deres kroppe var relateret til størrelsen af ​​de forskellige dele af deres hjerne.

"Disse hvepse har et enormt størrelsesområde blandt arter - den største art var over 25 gange størrelsen af ​​den mindste, " sagde O'Donnell. "Og, vigtigt, deres hjerner er opdelt i forskellige områder, der udfører forskellige hjernefunktioner, som at behandle visuelle versus kemiske (lugt og smag) input."

Holdet fandt ud af, at hvepsehjernerne så ud til at følge Hallers regel. Hvis du er en lille papirhveps, din hjerne bliver omtrent den samme størrelse som enhver af dine fætter-arter. Men det betyder ikke, at de enkelte områder af din hjerne vil matche dine større fætre.

Der ser ud til at være lidt af en advarsel til Hallers regel, i hvert fald når det kommer til hvepsene. Når deres kropsstørrelser faldt, den proportionale størrelse af deres hjerner steg. Imidlertid, nogle af de specifikke, komplekse områder af deres hjerne gjorde det ikke.

"I de mindre arter, den samlede hjernestørrelse holdt sig næsten konstant, efterhånden som mindre kroppe udviklede sig, men nogle hjerneområder krympede hurtigt, " forklarede O'Donnell.

Hvepsenes "svampekroppe" (en samling af neurologiske fibre, der er involveret i læring, hukommelse og sensorisk integration) og antennelapper (som behandler kemisk information) faldt signifikant i proportional størrelse hos hvepse med mindre krop.

I alt, O'Donnell og hans team undersøgte 94 hvepse på tværs af 19 arter hjemmehørende i Costa Rica. Deres resultater om de krympende komplekse områder af hjernen holdt - bortset fra én art.

O'Donnell og hans team fandt ud af, at Apoica pallens, havde usædvanligt reducerede optiske lapper (bruges til at se), mens dens svampekroppe i de visuelle behandlende dele af dens hjerne var meget større end forventet.

Men hvorfor?

"Vi mener, at deres usædvanlige hjernestrukturer er relateret til deres natlige adfærd, "O'Donnell sagde. "Apoica er en slægt af hvepse, der udviklede evnen til at flyve og jage om natten."

En sådan hjernetilpasning til deres miljø er bestemt mulig - og ikke kun for dem, men enhver art.

"Vi forudsiger andre insektarter, der lavede store miljømæssige overgange - fra dag- til nataktive, eller fra oven til under jorden - for at vise hjernestrukturafvigelser fra kropsstørrelsesforventninger for deres afstamning, " sagde O'Donnell.

Det er en af ​​de første gange, man ser på specifikke hjernestrukturer på denne måde. Som sådan, der er meget, der ikke er klart. Forskerne er ikke sikre på, hvilken slags faktisk effekt de forskellige størrelser hjernelapper kan have på hvepsene. Og det er også uklart, om sådanne ændringer er specifikke for disse hvepse eller kan være en del af udviklingen på tværs af spektret af sociale insekter (bier, myrer, termitter osv.) eller andre typer dyr.

"Vores resultater viser, at undersøgelser af forhold mellem hjerne-kropsstørrelse ikke bør antage, at alle dele af hjernen er ens, "O'Donnell sagde. "Og vi håber, vi baner vejen for mere indsigt i, hvor større, mere komplekse dyrehjerner udviklede sig."