大象長期以來一直吸引著我們的注意力，部分原因在於它們的龐大和威嚴。 但我們也很震驚 他們複雜的行為。 在某些方面，我們著迷，因為這種行為呼應了我們最人道的感受。 例如，大像已經使用工具和屢次觀察到 悲傷他們的死人.
他們的進化歷史也很有趣。 它在很多方面與人類平行。 大象的祖先 起源 在非洲，就像我們一樣。 他們的後代，其中包括猛獁象，走出非洲居住在其他大陸。 在這個過程中，他們進化出了任何陸地動物的最大腦。 它的重量 在5kg附近，而我們自己的大腦 稱重1.4kg.
但是什麼驅動了大象進化的這個特殊元素？ 即使大象祖先的化石記錄豐富 - 有 幾乎描述了300物種 - 很長一段時間我們根本就不知道答案。 從最早的小腦動物到大腦的現代大象，有一個 幾乎是30百萬年 我們的知識差距。
現在，由於先進的掃描技術和最先進的祖先特徵統計重建，我們得到了答案。 來自南非，歐洲和北美的科學家團隊 - 包括我們 - 花了六年時間重建大象血統中第一個精確的大腦進化時間線。 這次國際合作的結果 已發表在科學報告中.
這個長期存在的問題的答案是什麼？ 氣候變化是其中很大一部分。 氣候的變化，以及其他環境破壞以及對競爭對手和新捕食者的入侵都可能在重塑古代大象的大腦中發揮了重要作用。 知道這不僅解決了長期存在的科學謎團。 這也意味著我們有辦法了解現代物種如何適應當前的氣候危機。
與氣候相關的變化
我們的調查顯示，祖先大象的大腦尺寸增加了兩個脈衝，大約是26和20百萬年前。 在每次脈衝期間，腦化商（針對身體大小校正的相對大腦尺寸的量度）加倍。 這將早期大象親屬的小腦變成了一個大腦，可以與現代物種相媲美。
值得注意的是，這兩個大腦尺寸增長的脈衝對應於非洲大量環境破壞的時期。 一百萬年前的26， 南極洲被凍結了 這是第一次引起全球氣候乾旱化。 非洲茂密的雨林變成了稀樹草原和沙漠。
氣候呢 又改變了 大約100萬年前的20將恢復到更加溫暖和潮濕的非洲環境。 亞洲和非洲之間的陸橋外觀補充了這種氣候不穩定性。
在20萬年之前，非洲確實如此 一個孤立的大陸。 但由於大陸漂移，它最終與黎凡特（包括現代巴勒斯坦，以色列，黎巴嫩，敘利亞，約旦和伊拉克在內的地區）相撞，使得對手的食草動物和來自亞洲的新食肉動物入侵。 入侵動物群包括現代獅子，斑馬，犀牛，河馬和羚羊的祖先。 大猩猩還沒有存在。 在此期間，一些大型物種滅絕了; 最著名的是 埃及重腳獸，大象的犀牛般的親戚。
祖先的大像不得不適應或滅絕。 那時，他們仍然是相對較小的動物，一隻tap的大小，只有一個短的樹幹。 我們假設一個更大的大腦能夠帶來更多的行為靈活性：更具探索性，遷移到尋找食物，應對更多種類的飲食（葉子，果實，草），並記住乾旱期間遠處水潭的位置， 例如。 一個更大的大腦可能幫助他們超越競爭對手，避免掠奪者。
身體和大腦的大小
大像也因為它們變得如此之大而得到了幫助。 大規模開闢了一個全新的優勢世界：它阻止捕食者，當食物資源和水稀缺時，大體積可以儲存更多的脂肪和水，更大的腸道可以更有效地消化食物。
我們發現大腦的大小與大象血統中的體型緊密共同演化。 這表明大體的進化並不完全獨立於大腦。 大象的大腦可能會進化，不僅是為了更多的行為靈活性，而且還與他們的大身體攜手共進。 這是一個關於解釋大腦大小的警示故事，僅僅是根據回顧性應用的更大智力的推測需求。
簡單地說，當發現給定血統的大腦尺寸增加時，人們會得出結論，這是因為血統需要變得更聰明才能生存。 但我們不能忘記，大腦的大小與許多其他變量相關：身體大小就是一個例子。 妊娠期長度是另一個（子宮中的更多時間等於更大的腦）。 通常，人們認為這些是大腦的副作用，但如果更大的大腦實際上是更大體重的副作用呢？ 如果自然選擇僅對身體尺寸起作用，而大腦尺寸只是乘客怎麼辦？
這些問題的答案仍有待解決。 但隨著我們工作的進展，圖片變得越來越清晰。 由於我們的研究，現在很明顯環境破壞，包括氣候變化，以及對競爭對手和新捕食者的入侵，在重塑祖先大象的大腦及其行為方面發揮了重要作用。
關於作者
Julien Benoit，脊椎動物古生物學博士後， 威特沃特斯蘭德大學 和保羅·曼格，比較和進化神經生物學教授， 威特沃特斯蘭德大學
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