Hoe vogels grote hersenen ontwikkelden

hoe ontwikkelen vogelhersenen

Hersenenevolutie getraceerd van tyrannosaurus naar moderne kraaien

Evolutionaire biologen en paleontologen hebben de evolutie van het vogelbrein gereconstrueerd met behulp van een enorme dataset van hersenvolumes van dinosauriërs, uitgestorven vogels zoals Archaeopteryx en de reuzenalk en moderne vogels.

De studie, die online is gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology, onthult dat voorafgaand aan de massale uitsterving aan het einde van het Krijt, vogels en niet-aviaire dinosauriërs vergelijkbare relatieve hersengroottes hadden.

Na het uitsterven veranderde de relatie tussen hersen-lichaamsschaal dramatisch toen sommige soorten vogels een explosieve straling ondergingen om de ecologische ruimte die door uitgestorven groepen was verlaten, opnieuw in te nemen.

“Een van de grote verrassingen was dat de keuze voor een kleine lichaamsgrootte een belangrijke factor blijkt te zijn in de evolutie van vogels met grote hersenen”, zegt Dr. Daniel Ksepka, conservator wetenschap in het Bruce Museum en hoofdauteur van de studie.

“Veel succesvolle vogelfamilies ontwikkelden verhoudingsgewijs grote hersenen door te verkleinen tot kleinere lichaamsafmetingen, terwijl hun hersenafmetingen dicht bij die van hun grotere voorouders bleven.”

Hoe veranderde de vogelhersenen?

Om te begrijpen hoe vogelhersenen veranderden, gebruikte een team van 37 wetenschappers CT-scangegevens om endocasts (modellen van de hersenen gebaseerd op de vorm van de schedelholte) van honderden vogels en dinosaurussen te creëren, die ze combineerden met een grote bestaande database van hersenmetingen van moderne vogels.

Vervolgens analyseerden ze de hersenlichaam-allometrie: de manier waarop de hersengrootte wordt geschaald met de lichaamsgrootte.

‘Er is geen duidelijke grens tussen de hersenen van geavanceerde dinosauriërs en primitieve vogels’, merkt medeauteur Dr. Amy Balanoff van de Johns Hopkins University op.

“Vogels zoals emoes en duiven hebben dezelfde hersengrootte die je zou verwachten voor een theropode-dinosaurus met dezelfde lichaamsgrootte, en sommige soorten zoals moa hebben zelfs een kleiner dan verwachte hersenen.”

De twee groepen vogels met echt uitzonderlijke hersengroottes zijn relatief recent geëvolueerd: papegaaien en corvids (kraaien, raven en verwanten). Deze vogels vertonen een enorme cognitieve capaciteit, inclusief het vermogen om gereedschappen en taal te gebruiken en menselijke gezichten te onthouden.

Uit de nieuwe studie blijkt dat papegaaien en kraaien een zeer hoge mate van hersenevolutie vertoonden die hen mogelijk heeft geholpen zulke hoge proportionele hersengroottes te bereiken.

“Verschillende groepen vogels vertonen een bovengemiddelde snelheid van evolutie van hersen- en lichaamsgrootte”, merkt co-auteur Dr. N. Adam Smith van het Campbell Geology Museum aan de Clemson University op. “Maar kraaien zijn echt van de kaart – ze overtroffen alle andere vogels. Onze resultaten suggereren dat het eigenlijk een compliment is om iemand ‘vogelbrein’ te noemen!”

‘Kraaien zijn de mensachtigen van het vogelrijk’, zegt co-auteur Dr. Jeroen Smaers van Stony Brook University.

“Net als onze eigen voorouders ontwikkelden ze verhoudingsgewijs enorme hersenen door tegelijkertijd hun lichaamsgrootte en hersengrootte te vergroten, waarbij de hersengrootte nog sneller ging.”