L’idée selon laquelle la masse cérébrale et la masse corporelle des animaux sont corrélées semble intuitive : après tout, les animaux plus gros ont tendance à avoir un cerveau plus gros que leurs cousins plus petits.
Cependant, il s’est avéré difficile de trouver un modèle définitif expliquant exactement comment ces deux chiffres sont liés l’un à l’autre.
Une nouvelle étude publiée dans Écologie de la nature et évolution ce mois-ci suggère que ce problème provient d’une erreur fondamentale dans une hypothèse de longue date sur la relation mathématique entre les deux masses.
L’étude propose un modèle alternatif, qui s’adapte mieux aux données et promet des explications à plusieurs autres questions de longue date sur l’évolution cérébrale.
Comme l’explique l’étude, l’hypothèse générale depuis des décennies est que la relation entre les masses du corps et du cerveau suit une logique relativement simple. loi de puissanceCependant, cette relation proposée fait l’objet de vifs débats car elle ne semble pas s’appliquer à tous les groupes d’espèces.
Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas réussi à trouver une configuration de cette équation qui fonctionne de manière universelle. En particulier, la variation entre les différents niveaux taxonomiques a été suffisamment gênante pour qu’on lui donne son propre nom : le problème au niveau du taxon.
Bien que la valeur et la source d’un élément essentiel de la relation, appelé allométrique Bien que les composants morphologiques aient fait l’objet de nombreux débats, le nouvel article aborde une question plus fondamentale : avons-nous raison de supposer que la relation entre la masse cérébrale et la masse corporelle suit une sorte de relation linéaire logarithmique ?
Pour ce faire, les auteurs ont pris un vaste ensemble de données comprenant 1 504 valeurs de masse cérébrale/corporelle de mammifères et ont examiné quel type de modèle correspondait le mieux aux données.
Ils ont découvert qu’au lieu d’être log-linéaire, la relation était log-curvilinéaire:lorsqu’il est tracé sur une échelle logarithmique, le graphique lui-même doit se courber pour l’adapter.
Les auteurs ont testé plusieurs équations différentes pour construire cette courbe et ont découvert que celle qui convenait le mieux était un polynôme du second ordre – le type d’équation quadratique que l’on a tendance à rencontrer au lycée.
La caractéristique clé de la courbe est-ce « à mesure que la masse des mammifères augmente, la vitesse à laquelle la masse cérébrale augmente avec la masse corporelle diminue ». Il prédit ainsi que les très grands animaux ont des cerveaux plus petits que ce que prédit le modèle linéaire – ce qui est exactement ce que montre l’ensemble de données.
Le fait de disposer d’une courbe unique sur laquelle la relation cerveau/corps peut être ajustée permet de réaliser des comparaisons entre des groupes qui avaient des coefficients allométriques nettement différents sous le modèle précédent.
L’étude démontre l’un des avantages du nouveau modèle : « il permet d’étudier les tendances évolutives dans l’évolution des traits (ou des traits relatifs) au fil du temps ». À cet effet, elle examine la vitesse à laquelle la masse cérébrale augmente – ou, en d’autres termes, la vitesse à laquelle les cerveaux les plus volumineux évoluent. Elle constate des différences significatives entre les espèces.
Sans surprise, les primates ont développé de grands cerveaux Les changements de masse cérébrale et corporelle se sont produits exceptionnellement rapidement, mais les rongeurs et les carnivores ont également connu ce phénomène. Seuls trois groupes d’animaux ont montré une relation entre l’augmentation de la masse cérébrale et celle de la masse corporelle au fil du temps.
L’étude se concentre sur les mammifères, mais les auteurs ont également examiné un ensemble de données sur les paires de masses corporelles et cérébrales des oiseaux et ont découvert que la relation curvilinéaire correspondait également bien à ces données. Mais le mystère le plus intrigant qui reste à résoudre est peut-être la raison pour laquelle la masse cérébrale et la masse corporelle sont corrélées de cette manière.
Cette question reste largement ouverte, et sa réponse pourrait bien en dire long sur la manière dont les animaux ont évolué et sur les raisons pour lesquelles ils l’ont fait.
Comme l’étude dit dans sa conclusion« La recherche d’un fondement à la fois théorique et empirique pour les relations curvilinéaires entre espèces conduira probablement à des contributions majeures dans toute la biologie. »
Cette recherche a été publiée dans Écologie de la nature et évolution.
