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Os cientistas há muito acreditam que, falando de modo geral, quanto maior um animal, maior seu cérebro. Mas nosso estudo recente desafia a natureza dessa visão linear e revela novos insights sobre como o tamanho do cérebro e o tamanho do corpo evoluíram juntos.
Há uma diversidade impressionante na forma, tamanho e estrutura interna do cérebro entre diferentes animais. Enquanto o tamanho do cérebro geralmente se correlaciona com habilidades cognitivas, sua variação está fortemente ligada ao tamanho do próprio animal.
À medida que um animal fica maior, o tamanho do seu cérebro também aumenta, embora não em proporção direta – não é uma relação de um para um. Esse fenômeno é chamado de escala alométrica.
O tamanho do corpo em mamíferos varia de pequenos morcegos-abelha pesando menos de dois gramas até o maior animal que já viveu, a baleia-azul de várias toneladas. Então, precisamos entender como o tamanho do corpo e o tamanho do cérebro evoluíram juntos para dizer algo significativo sobre como a variação no tamanho do cérebro se desenvolveu.
Foi isso que nosso estudo recente tentou fazer. Aplicamos uma análise computacional poderosa a um conjunto de dados abrangendo mais de 1.500 espécies de mamíferos e seus tamanhos de cérebro. Perguntamos como o tamanho dos cérebros evoluiu em relação ao tamanho do animal?
Nossos resultados revelaram um padrão surpreendentemente simples de mudança evolutiva entre o tamanho do cérebro e do corpo. Descobrimos que a relação entre o tamanho do cérebro e do corpo não é linear, como assumido anteriormente, mas curva. Ela atinge um platô quando o tamanho do corpo atinge um certo limite.
Sim padeiro, Fornecido pelo autor (sem reutilização)
Anteriormente, pesquisadores coçavam suas cabeças sobre a grande variabilidade na relação entre cérebro e tamanho do corpo. Por exemplo, a relação parecia muito mais íngreme em alguns grupos de animais do que em outros (como elefantes e seus primos em roxo comparados com primatas em rosa).
A relação entre o tamanho do cérebro e do corpo é menos forte entre espécies da mesma família (como a família dos macacos Hominidae ou a família dos cães e lobos Canidae) do que entre espécies da mesma ordem (por exemplo, primatas ou carnívoros).
Demos outra olhada nos dados para investigar por que o tamanho do cérebro diminui em alguns animais grandes. Em nosso artigo, demonstramos – para nossa surpresa – que essa restrição não é explicada pelo alto custo energético de manter um cérebro grande. (Cerca de 20% de todo o gasto energético em humanos é dedicado ao cérebro.) Nem está ligado à densidade de neurônios, o que pode permitir maior poder de processamento sem a necessidade de um cérebro maior.
Portanto, os processos por trás desse aspecto de nossas descobertas permanecem um mistério – por enquanto.
No entanto, nosso estudo nos permitiu identificar quais espécies de mamíferos são outliers para a relação tamanho cérebro-corpo. Para fazer isso, usamos um método de análise que identificou espécies e linhagens nas quais houve mudanças intensamente rápidas no tamanho do cérebro.
Entre essas linhagens em rápida evolução está a nossa própria espécie, Um homem sábio. Descobrimos que nossos grandes cérebros se desenvolveram a uma taxa de evolução mais de 20 vezes mais rápida do que a taxa média de todas as outras espécies de mamíferos, resultando nos cérebros enormes que caracterizam a humanidade hoje.
O fato de que os humanos são outliers para um padrão de mamíferos se encaixa com nossa capacidade de usar ferramentas, construir casas, fazer música e viver em sociedades complexas. Mas os humanos não são a única espécie a se desviar da curva.
Encontramos muitas espécies em toda a árvore da vida dos mamíferos que aumentaram rapidamente o tamanho do cérebro (em relação ao tamanho do corpo), incluindo várias espécies notáveis por sua inteligência aguçada, como ratos, ursos, golfinhos e elefantes. Mas também outras como wallabies, marmotas e quolls.
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Por outro lado, observamos uma aceleração massiva na taxa em direção a tamanhos menores de cérebro quando os morcegos evoluíram pela primeira vez. Mas o tamanho do cérebro evoluiu minimamente e lentamente ao longo dos 50 milhões de anos seguintes ou mais de sua evolução. Isso pode indicar algum tipo de restrição agindo no tamanho do cérebro em morcegos, talvez imposta pelo voo.
Encontramos explosões rápidas de mudança no tamanho relativo do cérebro de um animal mais frequentemente em carnívoros, roedores e primatas. Nestes três grupos, essas mudanças rápidas quase sempre resultam em cérebros proporcionalmente maiores.
Este princípio, conhecido como regra de Marsh-Lartet, sugeriria que o tamanho relativo do cérebro tende a aumentar ao longo do tempo na evolução dos mamíferos. Mas nossos modelos sugerem que este não é um fenômeno universal observado em todas as espécies.
Os três grupos de mamíferos onde a tendência se aplica têm comportamento e ecologia profundamente diversos, mesmo entre parentes próximos (por exemplo, pandas e ursos pardos, ou porcos-espinhos e porquinhos-da-índia). Eles incluem alguns dos animais mais sociais, como humanos, ratos-toupeira e suricatos.
O tamanho do cérebro dos primatas sempre cresceu. Os primeiros primatas tinham cérebros de cerca de 0,5% do tamanho do corpo. Eventualmente, o aumento do tamanho do cérebro eventualmente culminou em nossos próprios cérebros grandes (cerca de 2% do tamanho do corpo).
Nossos dados mostram que às vezes é realmente uma explicação simples que pode explicar as complexidades observadas na natureza. No entanto, a seleção natural é inerentemente complexa. Como qualquer regra, a relação curva entre o cérebro e o tamanho do corpo tem sido repetidamente quebrada por animais que evoluíram à frente da curva.
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