Hersenen bieden hun dragers zo veel extra mogelijkheden dat ze bij meerdere leden van het dierenrijk ontstaan zijn. Je vindt ze terug in compleet verschillende ontwerpen met dezelfde functies. En zelfs in een klein brein kan grote kracht schuilgaan.
Zo’n 30 miljoen jaar geleden was de doorsneeolifant vrij klein: een soort tapir met een kort slurfje. Maar de familie groeide snel, in grootte en aantal. Paleontologen hebben al een driehonderdtal soorten gedetermineerd en in kaart gebracht. Hoe zijn olifantenhersenen geëvolueerd? Aan die vraag heeft het vakblad Scientific Reports de voorbije zomer een analyse opgehangen. Met hun 5 kilogram zijn ze vandaag groter dan die van alle andere landdieren. De hersenen van de mens wegen bijna 1,5 kilo. Als je waterdieren meerekent, is de potvis – met zijn 8 kilo zware brein – de recordhouder.
Een kip kan een beetje rekenen, meevoelen met haar kuikens, en meer dan honderd andere individuele kippen herkennen.
Olifantenhersenen hebben in de loop van de evolutie twee grote sprongen voorwaarts gemaakt. Telkens was er een verband met een drastische klimaatverandering. Zo’n 26 miljoen jaar geleden werd het substantieel kouder op aarde. De leefomgeving van de toenmalige olifanten, die uitsluitend in Afrika voorkwamen, werd een stuk droger. Wouden verdwenen en werden vervangen door savannes en woestijnen. Dat vergde een transformatie van olifantenhersenen: de soorten die de transitie overleefden, hadden er grotere dan hun voorlopers.
De tweede sprong volgde zo’n 20 miljoen jaar geleden. Toen warmde het klimaat weer op. Het Afrikaanse continent raakte bovendien gelinkt aan het Euraziatische. Daardoor konden olifanten een groot deel van de noordelijke helft van de planeet koloniseren, en drongen voorlopers van de leeuwen Afrika binnen. Een ander klimaat, nieuwe predatoren: de hersenen waren andermaal aan een groeispurt toe.
De aanpassing werkte niet altijd. De mammoeten zijn er niet in geslaagd zware ijstijden te overleven. Misschien was de concurrentie met de mens, die de wereld toen begon te veroveren, er te veel aan. Klimaatverandering en menselijke activiteit bedreigen ook anno 2019 de resterende drie olifantensoorten. De veranderingen die wij introduceren gaan zo snel dat dieren – en zeker grote dieren – zich niet kunnen aanpassen.
Domme stokstaartjes
Grotere hersenen impliceren een grotere flexibiliteit, dat is de gangbare gedachte. Groot zijn heeft op zichzelf voordelen. Je hebt meer weerstand tegen roofdieren en bent beter bestand tegen honger en dorst, want een groot lichaam heeft een grotere reserve aan vet en water. Maar ook het incasseringsvermogen van olifanten is beperkt. En nu wordt het extreem op de proef gesteld.
Werden de hersenen van olifanten groot omdat hun dragers groter werden? Sommige analisten vermoeden van wel. Eén ding is duidelijk: dieren met grote hersenen, zeker in verhouding tot de rest van hun lichaam, doen het beter in experimenten om probleemoplossend vermogen te testen. Zo beschrijft Proceedings of the National Academy of Sciences een experiment met 140 exemplaren van 39 zoogroofdieren uit Amerikaanse dierentuinen: ze moesten binnen een halfuur voedsel halen uit een bijna volledig afgesloten box. Een derde slaagde daarin. Beren waren het meest succesvol, stokstaartjes en mangoesten het minst.
Opmerkelijk: tussen het sociale karakter van de dieren en de grootte van hun hersenen werd géén verband gevonden. Een basishypothese is nochtans dat grote hersenen cruciaal zijn om efficiënt in grote groepen te leven. Ze zouden toelaten om veel anderen te herkennen, er adequaat op te reageren en ze indien mogelijk te manipuleren voor het eigen heil: dat wordt als het summum van intelligente sociale interactie gezien.
Almaar meer studies knagen aan dat dogma. Onlangs rapporteerde Current Biology dat gierparelhoenen een uitgesproken sociaal gedrag hebben, hoewel hun hersenen niet groter zijn dan een erwt. Het gaat om vrij grote hoenderachtigen van de Oost-Afrikaanse savanne. Ze hebben een piepkleine kop en leven in grote groepen, ongetwijfeld vooral als bescherming tegen de vele roofdieren. Hun sociale structuur bestaat uit basisgroepjes van tien tot vijftig individuen. Die kunnen opgaan in grotere groepen als de omstandigheden dat vereisen. ’s Nachts slapen ze met vele honderden samen in bomen om maximaal beschermd te zijn. Als ze ’s morgens vertrekken, zoeken ze weer het gezelschap van hun vaste ‘vrienden’ op.
Slimme kippen
Of neem een dier dat de meesten onder ons niet met intelligentie associëren: de kip. Een overzichtsstudie in Animal Cognition somt haar onverwachte mogelijkheden op. Ze blijken verbluffend. Een kip kan een beetje rekenen, ze kan multitasken (ofwel: met elk oog naar iets anders kijken), in drie dimensies denken, meevoelen met haar kuikens, en meer dan honderd andere individuele kippen herkennen – soms tot maanden na de laatste ontmoeting. Af en toe helpt ze zwakke individuen, zoals kippen die bijna blind zijn.
En het toppunt: een kip kan andere individuen belazeren. Een ondergeschikt haantje zal, net als een dominant exemplaar, een hen proberen te lokken door haar te wijzen op de aanwezigheid van voedsel. Maar hij zal dat doen zonder lokkende geluiden – anders zal die dominante haan hem misschien achter de veren zitten. In feite is het gedrag van kippen vergelijkbaar met dat van veel gewone apen.
Ook volgens recente studies in Current Biology en Scientific Reports kunnen de mogelijkheden van vogelhersenen vergelijkbaar zijn met die van doorsneeapen. Dat is opvallend, want vogels hebben een andere evolutie doorgemaakt – de wegen in de richting van vogels en zoogdieren zijn tussen 250 en 300 miljoen jaar geleden gescheiden – en zijn meestal een stuk kleiner. Onderzoekers vinden sterke analogieën tussen bepaalde hersenzones bij vogels en zoogdieren. De structuur van die zones kan verschillen, maar het is het effect dat telt.
Octopussen zijn de slimste ongewervelde dieren. Hun hersenen zijn opgesplitst in één centrale kern en acht aan de basis van elke arm.
Sommige zones die overeenstemmen met de neocortex, die bij ons zo veel slimheid mogelijk maakt, zijn bij papegaaien en kraaiachtigen tot vijf keer groter dan bij andere vogels. Volgens een studie in Proceedings of the National Academy of Sciences kunnen vogels per eenheid hersengewicht zelfs veel meer hersencellen hebben dan apen. De kracht van de hersenen schuilt niet in de eerste plaats in hun volume, wel in het netwerk van cellen dat erin verpakt zit.
Flexibele inktvissen
In de evolutie van het leven zijn intelligentie en probleemoplossend vermogen cruciaal geweest, zozeer dat de natuur ze op verschillende manieren mogelijk heeft gemaakt. Zelfs elementaire chemische prikkels, zoals bepaalde boodschappermoleculen, kunnen in verschillende types hersenen hetzelfde effect hebben. Een studie van vinkachtigen uit de Caraïben, gepubliceerd in Science Advances, illustreert dat mooi. De neurotransmitter glutamaat, die belangrijke cognitieve boodschappen overdraagt in de hersenen van mensen en andere slimme dieren, is ook actief bij slimme vogels. Dat proces heet convergente evolutie. Het gaat over vergelijkbare ontwikkelingen die vaak op een compleet andere manier plaatsvinden.
Het klassieke voorbeeld van convergente evolutie zijn de netvliesogen van gewervelde dieren en de facetogen van ongewervelde insecten, twee totaal verschillende ontwerpen waardoor hun dragers allebei kunnen zien. Als het over intelligentie gaat, zijn ongewervelde octopussen een treffend voorbeeld. Octopussen zijn uitermate slimme dieren, ook al hebben ze een heel andere hersenstructuur dan wij. Hun hersenen zijn opgesplitst in negen kernen: één centrale en acht aan de basis van elke arm. Die laatste kunnen apart opereren, zodat de armen allemaal iets anders kunnen doen. Octopussen zijn de slimste ongewervelden, maar ook bij hen heeft dat geen verband met sociaal gedrag. Ze gaan doorgaans alleen door het leven.
Octopussen zijn slim geworden, zo poneert een studie in Trends in Ecology & Evolution, omdat ze de schelp hebben verloren waarin hun voorouders zich terugtrokken. Zonder schelp werden ze kwetsbaar voor de vele octopuseters en móésten ze fysiek en mentaal wel flexibel worden. Ze investeerden in afweermechanismen, zoals camouflage en de inktachtige vloeistof die ze spuiten. Ze kunnen ook barricades optrekken en kokosnootschelpen gebruiken als een soort harnas. Dankzij hun grotere intelligentie kunnen ze een breder gamma van prooien aan.
Recent is zelfs gesuggereerd dat octopussen kunnen dromen zoals wij, waarbij hun hersenen actief informatie die ze hebben binnengekregen evalueren, filteren en opslaan.
Passieve sponzen
Streeft de evolutie automatisch naar grotere hersenen? Dat is een optie, maar zaligmakend is ze niet. Het beste voorbeeld zijn de sponzen uit de zee, die waarschijnlijk de allereerste meercellige dieren op aarde waren. De huidige sponzen hebben geen vorm van hersenen of zenuwstelsel meer, maar er zijn sterke indicaties dat hun voorlopers wel hersenen of zenuwcellen hadden. In hun genoom zitten genen die in staat zijn om zenuwcellen te vormen – ze worden alleen nooit actief.
De eerste complexe hersenen zouden zo’n 520 miljoen jaar geleden ontstaan zijn. Toen kreeg het leven op aarde voor het eerst een boost richting meer diversiteit. Maar sponzen zouden hun (ongetwijfeld bescheiden) hersenen ingeleverd hebben om een eenvoudig leven te gaan leiden. Ze zitten vast in de bodem, waar ze passief water filteren om er voedingsstoffen uit te halen: daar heb je weinig probleemoplossend vermogen voor nodig. Bovendien verbruiken hersenen verhoudingsgewijs veel energie. Ze elimineren kan een energiebesparende ingreep zijn.
Wetenschappers hebben dieren ontdekt die hersenvolume inleverden als reactie op veranderende omgevings omstandigheden. Wijzelf zijn daarvan het beste voorbeeld. Al enkele tienduizenden jaren neemt het volume van onze hersenen af: ze wegen nu al zo’n 300 gram minder, wat veel is op een totaal van bijna 1500 gram. Energiebesparing kan ook bij ons meespelen: onze hersenen verbruiken een vijfde tot een kwart van de energie die ons lichaam produceert.
Hoe assimileren wij dat verlies? Misschien is het netwerk dat onze hersencellen met elkaar vormen hechter geworden. Misschien kunnen wij ook hersenvolume inleveren omdat we zo’n sterk sociaal georganiseerde structuur zijn geworden. Onze maatschappij neemt almaar meer taken van individuen over die essentieel zijn voor onze overleving, zoals eten en drinken vinden.
Is de mens zelfs zo slim geworden dat hij eraan ten onder zal gaan? Dat is niet uitgesloten. Wij zijn de enige soort ooit die in staat is zichzelf uit te roeien met de middelen die ze zelf heeft gecreëerd. Het bewijst dat hyperefficiënte hersenen geen lang evolutionair leven garanderen.
