Fossielen laten zien dat de hersenen en lichamen van zoogdieren niet samenklonteren, in tegenstelling tot de verwachtingen
Arctocyon primaevus (getoonde schedel) was een Paleoceen zoogdier dat leefde kort na de massale uitstervingsgebeurtenis waarbij niet-vogeldinosaurussen werden gedood. Een nieuwe analyse van de hersengrootte van zoogdieren voor en na het uitsterven onthult dat de lichaamsgrootte van zoogdieren snel toenam in de nasleep van de gebeurtenis, maar de hersengrootte bleef achter.
Moderne zoogdieren staan bekend om hun grote hersenen. Maar nieuwe analyses van zoogdierschedels van wezens die kort na het massale uitsterven van dinosauriërs leefden, tonen aan dat die hersenen niet altijd een uitgemaakte zaak waren. Gedurende minstens 10 miljoen jaar nadat de dinosauriërs waren verdwenen, zoogdieren zijn veel gespierder geworden, maar niet slimmerrapporteren onderzoekers in de 1 april Wetenschap.
Dat gaat in tegen conventionele wijsheid, om het zacht uit te drukken. “Ik dacht: het is niet mogelijk, er moet iets zijn dat ik verkeerd heb gedaan”, zegt Ornella Bertrand, paleontoloog bij zoogdieren aan de Universiteit van Edinburgh. “Het heeft me echt van de wijs gebracht. Hoe ga ik uitleggen dat ze niet slim waren?”
Moderne zoogdieren hebben de grootste hersenen in het dierenrijk in verhouding tot hun lichaamsgrootte. Hoe en wanneer die hersenevolutie plaatsvond, is een mysterie. Een idee was dat de verdwijning van alle niet-vogeldinosaurussen na een asteroïde-inslag aan het einde van het Mesozoïcum 66 miljoen jaar geleden een vacuüm achterliet voor zoogdieren om te vullen (SN: 1/25/17). Recente ontdekkingen van fossielen die dateren uit het Paleoceen – het tijdperk onmiddellijk na het uitsterven van 66 miljoen tot 56 miljoen jaar geleden – onthult een bloeiende menagerie van vreemde en prachtige zoogdiersoorten, waarvan vele veel groter dan hun Mesozoïsche voorgangers (SN: 24-10-19). Het was de dageraad van het tijdperk van de zoogdieren.
Vóór die fossiele vondsten was de heersende wijsheid dat in de nasleep van het massale uitsterven van dino’s, de hersenen van zoogdieren hoogstwaarschijnlijk meegroeiden met hun lichaam, en alles samengroeide als een uitdijende ballon, zegt Bertrand. Maar die ontdekkingen van fossielen uit het Paleoceen in Colorado en New Mexico, evenals heronderzoeken van eerder in Frankrijk gevonden fossielen, ontrafelen dat verhaal nu door wetenschappers de kans te bieden om de grootte van de hersenen van zoogdieren in de loop van de tijd te meten.
Bertrand en haar collega’s gebruikten CT-scanning om 3D-beelden te maken van de schedels van verschillende soorten oude zoogdieren van zowel voor als na het uitsterven. Die exemplaren omvatten zoogdieren uit 17 groepen die dateren uit het Paleoceen en 17 uit het Eoceen, het tijdperk dat 56 miljoen tot 34 miljoen jaar geleden overspande.
Wat het team ontdekte was een schok: in verhouding tot hun lichaamsgrootte waren de Paleoceen-zoogdierenhersenen relatief kleiner dan die van Mesozoïsche zoogdieren. Pas in het Eoceen begonnen de hersenen van zoogdieren te groeien, vooral in bepaalde sensorische regio’s, meldt het team.
Om te beoordelen hoe de afmetingen en vormen van die zintuiglijke regio’s ook in de loop van de tijd veranderden, zocht Bertrand naar de randen van verschillende delen van de hersenen in de 3D-schedelmodellen, waarbij hij ze volgde als een beeldhouwer die met klei werkt. De grootte van de olfactorische bollen van zoogdieren, verantwoordelijk voor het reukvermogen, veranderde in de loop van de tijd niet, vonden de onderzoekers – en dat is logisch, want zelfs Mesozoïsche zoogdieren waren goede snuffelaars, zegt ze.
De echt grote hersenveranderingen zouden komen in de neocortex, die verantwoordelijk is voor onder andere visuele verwerking, geheugen en motorische controle. Maar dat soort veranderingen zijn metabolisch kostbaar, zegt Bertrand. “Om grote hersenen te hebben, moet je slapen en eten, en als je dat niet doet, word je chagrijnig en werken je hersenen gewoon niet.”
Dus, stelt het team voor, terwijl de wereld het stof van de massale uitsterving van zich afschudde, spierkracht de prioriteit was voor zoogdieren, waardoor ze zich snel konden verspreiden naar nieuw beschikbare ecologische niches. Maar na ongeveer 10 miljoen jaar waren de metabolische berekeningen veranderd en nam de concurrentie binnen die niches toe. Als gevolg hiervan begonnen zoogdieren nieuwe vaardigheden te ontwikkelen waarmee ze moeilijk bereikbare vruchten van een tak konden haken, aan een roofdier konden ontsnappen of een prooi konden vangen.
Andere factoren – zoals sociaal gedrag of ouderlijke zorg – zijn belangrijk geweest voor de algehele evolutie van de grote hersenen van zoogdieren. Maar deze nieuwe vondsten suggereren dat, althans aan het begin van het tijdperk van de zoogdieren, ecologie – en concurrentie tussen soorten – gaf een grote duw aan de hersenevolutieschreef bioloog Felisa Smith van de Universiteit van New Mexico in Albuquerque in een commentaar in hetzelfde nummer van Wetenschap.
“Een opwindend aspect van deze bevindingen is dat ze een nieuwe vraag oproepen: waarom evolueerden grote hersenen onafhankelijk en gelijktijdig in veel zoogdiergroepen?” zegt evolutiebioloog David Grossnickle van de Universiteit van Washington in Seattle.
De meeste moderne zoogdieren hebben relatief grote hersenen, dus studies die alleen moderne soorten onderzoeken, zouden kunnen concluderen dat grote hersenen ooit in de voorouders van zoogdieren zijn geëvolueerd, zegt Grossnickle. Maar wat deze studie aan het licht bracht, is een “veel interessanter en genuanceerder verhaal”, dat deze hersenen afzonderlijk in veel verschillende groepen zijn geëvolueerd, zegt hij. En dat laat zien hoe belangrijk fossielen kunnen zijn om een nauwkeurig tapijt van evolutionaire geschiedenis aan elkaar te naaien.
