WikiEdge:BioRxiv-2024.05.01.592020

• 標題：Coleoid Cephalopods Demonstrate Asocial Path to the Evolution of Big Brains
• 中文標題：鳥翼型頭足類生物展示了大腦演化的非社會途徑
• 發佈日期：2024-05-01
• 作者：Basava, K.; Bendixen, T.; Leonard, A.; George, N. L.; Vanhersecke, Z.; Omotosho, J.; Mather, J.; Muthukrishna, M.
• 分類：evolutionary biology
• 原文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.01.592020

摘要：社交性被認為是大腦和複雜行為演化的主要選擇壓力，這是基於對哺乳動物和鳥類數據的分析。鰭足類頭足動物有大腦、複雜的神經系統，並表現出與鳥類、鯨類和靈長類相當的智能行為。然而，許多頭足動物生活大多孤獨，一生只產一次子，生命短暫，幾乎沒有機會進行育兒、複雜的群體動態或社會學習。需要一個考慮到這些因素的正式模型。在這裏，我們對頭足類軟體動物進行了"非社交大腦假說"的正式模型測試。我們從3933篇關於章魚、魷魚和烏賊的79種物種的出版物中編制了一個大腦大小、生態、行為、社交性和生活史的數據庫，這些物種都有可比較的大腦數據。我們使用更新的系統發育關係和貝葉斯多層模型分析這些數據。在一系列預先註冊的統計分析中，這些分析是從"非社交大腦假說"正式模型的預測中得出的，我們發現棲息地的影響很大，這表明生態是頭足動物大腦大小的主要選擇壓力。我們還發現大腦大小與捕食者群體數量之間存在正相關關係，而大腦大小與社交性之間沒有關係。這些結果與大腦演化的社交解釋不一致，但與生態解釋一致。它們強調了需要新的理論來解釋大腦的更一般的演化，包括在頭足動物中，這些動物在5億多年前就與脊椎動物分化開來。

問題與動機

作者的研究問題包括：

• 為何頭足類動物（cephalopods）擁有較大的大腦和複雜的神經系統，並且表現出與鳥類、鯨類和靈長類相似的智能行為？
• 鑑於許多頭足類動物生活習性孤獨、單次繁殖且壽命短，幾乎沒有父母照顧、複雜的群體動態或社會學習的機會，那麼對於這些動物來說，社會性因素是否是大腦進化的主要選擇壓力？
• 非社會性因素是否能夠更好地解釋頭足類動物大腦大小的進化？
• 是否需要一個新的理論模型來解釋大腦的進化，尤其是對於頭足類動物這種在超過5億年前就與脊椎動物分化的物種？

背景介紹

這篇文獻的背景主要集中在以下幾個方面：

1. 關於頭足類動物大腦尺寸演化的現有理論：
   • 社會性被認為是推動大腦尺寸增大和複雜行為演化的主要選擇壓力，這一理論基於對哺乳動物和鳥類的數據。
   • 頭足類動物，如章魚、烏賊和墨魚，擁有較大的大腦、複雜的神經系統，並顯示出與鳥類、鯨類和靈長類相似的智能行為。
   • 然而，許多頭足類動物主要過着獨居生活，是一次性繁殖的，並且壽命短，幾乎沒有機會進行親代撫育、複雜的群體動態或社會學習。
   • 需要一個正式的模型來考慮這些因素。
2. 非社會性大腦假設（Asocial Brain Hypothesis, ABH）的提出：
   • ABH旨在解釋非社會性動物群體的大腦尺寸演化，提出生態而非社會因素是頭足類動物大腦尺寸演化的主要驅動力。
   • 該假設與社會性大腦假設（Social Brain Hypothesis, SBH）形成對比，後者認為社會性是大腦尺寸增大的主要解釋。
   • ABH支持數學模型，該模型結合了生態、社會性、生活史和非社會與社會學習，預測了基於生態的非社會學習者的大腦尺寸演化路徑，基於社會學習的社交學習者的路徑，以及與人類路徑一致的極端依賴社會學習的大腦尺寸演化。
3. 對現有理論的挑戰和新模型的需求：
   • 現有的大腦演化理論主要基於對哺乳動物、鳥類和昆蟲的研究，但對於頭足類動物等非社會性動物的研究較少。
   • 頭足類動物提供了一個獨特的比較案例，因為它們與脊椎動物的共同祖先可以追溯到超過5億年前，這為研究大腦演化提供了新的視角。
   • 需要新的理論來更廣泛地解釋大腦的演化，包括頭足類動物的大腦演化。