WikiEdge:BioRxiv-2024.05.01.592020

• 标题：Coleoid Cephalopods Demonstrate Asocial Path to the Evolution of Big Brains
• 中文标题：鸟翼型头足类生物展示了大脑演化的非社会途径
• 发布日期：2024-05-01
• 作者：Basava, K.; Bendixen, T.; Leonard, A.; George, N. L.; Vanhersecke, Z.; Omotosho, J.; Mather, J.; Muthukrishna, M.
• 分类：evolutionary biology
• 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.01.592020

摘要：社交性被认为是大脑和复杂行为演化的主要选择压力，这是基于对哺乳动物和鸟类数据的分析。鳍足类头足动物有大脑、复杂的神经系统，并表现出与鸟类、鲸类和灵长类相当的智能行为。然而，许多头足动物生活大多孤独，一生只产一次子，生命短暂，几乎没有机会进行育儿、复杂的群体动态或社会学习。需要一个考虑到这些因素的正式模型。在这里，我们对头足类软体动物进行了"非社交大脑假说"的正式模型测试。我们从3933篇关于章鱼、鱿鱼和乌贼的79种物种的出版物中编制了一个大脑大小、生态、行为、社交性和生活史的数据库，这些物种都有可比较的大脑数据。我们使用更新的系统发育关系和贝叶斯多层模型分析这些数据。在一系列预先注册的统计分析中，这些分析是从"非社交大脑假说"正式模型的预测中得出的，我们发现栖息地的影响很大，这表明生态是头足动物大脑大小的主要选择压力。我们还发现大脑大小与捕食者群体数量之间存在正相关关系，而大脑大小与社交性之间没有关系。这些结果与大脑演化的社交解释不一致，但与生态解释一致。它们强调了需要新的理论来解释大脑的更一般的演化，包括在头足动物中，这些动物在5亿多年前就与脊椎动物分化开来。

问题与动机

作者的研究问题包括：

• 为何头足类动物（cephalopods）拥有较大的大脑和复杂的神经系统，并且表现出与鸟类、鲸类和灵长类相似的智能行为？
• 鉴于许多头足类动物生活习性孤独、单次繁殖且寿命短，几乎没有父母照顾、复杂的群体动态或社会学习的机会，那么对于这些动物来说，社会性因素是否是大脑进化的主要选择压力？
• 非社会性因素是否能够更好地解释头足类动物大脑大小的进化？
• 是否需要一个新的理论模型来解释大脑的进化，尤其是对于头足类动物这种在超过5亿年前就与脊椎动物分化的物种？

背景介绍

这篇文献的背景主要集中在以下几个方面：

1. 关于头足类动物大脑尺寸演化的现有理论：
   • 社会性被认为是推动大脑尺寸增大和复杂行为演化的主要选择压力，这一理论基于对哺乳动物和鸟类的数据。
   • 头足类动物，如章鱼、乌贼和墨鱼，拥有较大的大脑、复杂的神经系统，并显示出与鸟类、鲸类和灵长类相似的智能行为。
   • 然而，许多头足类动物主要过着独居生活，是一次性繁殖的，并且寿命短，几乎没有机会进行亲代抚育、复杂的群体动态或社会学习。
   • 需要一个正式的模型来考虑这些因素。
2. 非社会性大脑假设（Asocial Brain Hypothesis, ABH）的提出：
   • ABH旨在解释非社会性动物群体的大脑尺寸演化，提出生态而非社会因素是头足类动物大脑尺寸演化的主要驱动力。
   • 该假设与社会性大脑假设（Social Brain Hypothesis, SBH）形成对比，后者认为社会性是大脑尺寸增大的主要解释。
   • ABH支持数学模型，该模型结合了生态、社会性、生活史和非社会与社会学习，预测了基于生态的非社会学习者的大脑尺寸演化路径，基于社会学习的社交学习者的路径，以及与人类路径一致的极端依赖社会学习的大脑尺寸演化。
3. 对现有理论的挑战和新模型的需求：
   • 现有的大脑演化理论主要基于对哺乳动物、鸟类和昆虫的研究，但对于头足类动物等非社会性动物的研究较少。
   • 头足类动物提供了一个独特的比较案例，因为它们与脊椎动物的共同祖先可以追溯到超过5亿年前，这为研究大脑演化提供了新的视角。
   • 需要新的理论来更广泛地解释大脑的演化，包括头足类动物的大脑演化。