Dinosaurusten aivot ja älykkyys — selitys, tutkimus ja myytit
Dinosaurusten aivot ja älykkyys: selitys, uusimmat tutkimukset ja myyttien purku — selvitä, mitä tiede todella kertoo faktasta ja fiktiosta.
Dinosaurusten aivot ja älykkyys ovat mielenkiintoisia aiheita. Dinosauruksia pidettiin aikoinaan tyhminä eläiminä, mutta nykyään tiedetään, että joillakin pienemmillä lihansyöjillä oli matelijoiden keskimääräistä älykkyyttä. Tämä ajatus johti liioiteltuihin kuvauksiin Jurassic Parkin kaltaisissa elokuvissa.
Miten dinosaurusten aivoja tutkitaan?
Dinosaurusten pehmeät kudokset eivät fossiloidu, joten tutkijat käyttävät pääasiassa kallon sisäpinnan jäljistä tehtäviä endokastseja eli aivokopion kaltaisia tulkintoja. Nykyään kalloja skannataan korkearesoluutioisella CT-kuvauksella, jolloin saadaan digitaalinen endokasti ja mitattavia tietoja aivojen koosta ja muodoista. Vertailu nykyisten eläinten aivoihin (erityisesti lintuihin ja matelijoihin) antaa viitteitä siitä, mitkä aivoalueet olivat kehittyneitä ja millaisia aisteja eläimillä todennäköisesti oli.
Mitä olemme oppineet älykkyydestä ja aivojen koosta?
- Ei yksi mitta — älykkyys ei ole vain aivojen absoluuttinen koko. Encefalisaatiokerroin (EQ) eli suhteellinen aivokoko ruumiinpainoon nähden antaa paremman kuvan mahdollisesta kognitiivisesta kapasiteetista.
- Pienemmät theropodit (kuten troodontidit ja jotkin dromeosaurukset) näyttävät olleen suhteellisesti aivoisempia kuin suuret sauropodit. Troodontidien EQ on monissa arvioissa korkeampi kuin useimpien muiden Mesozoic-ryhmien.
- Aivojen erikoistuminen — joidenkin dinosaurusten endokasteista nähdään suuret näkö- ja tasapainoon liittyvät aivoalueet, mikä viittaa hyvään näkökykyyn ja liikkumistaitoon. Toisaalta esimerkiksi tyrannosauruksilla oli hyvin kehittyneet hajuaistiin liittyvät alueet.
- Linnuille johtanut kehitys — nykyiset linnut ovat theropodien suoria jälkeläisiä, ja niiden korkea aivojen kompleksisuus osoittaa, että theropodeilla oli potentiaalia kehittyä hyvin monipuolisiksi käyttäytymiseltään.
Todisteet monimutkaisesta käyttäytymisestä
Fossiilit osoittavat myös, että monet dinosaurukset harjoittivat monimutkaista käyttäytymistä: pesintä- ja poikashuolto, pesien rakentaminen, moni-ikäisten yksilöiden kokoontumiset ja mahdollisesti sosiaaliset ryhmittymät. Joissain tapauksissa löydetään luu- tai jalanjälkikoostumia, jotka viittaavat ryhmäliikkeisiin tai laumakäyttäytymiseen, mutta nämä havainnot ovat usein tulkinnanvaraisia.
Yleisiä myyttejä ja väärinkäsityksiä
- ”Dinosaurit olivat tyhmiä” — ei pidä paikkaansa yleisellä tasolla. Monet lajit, erityisesti ketterät theropodit, osoittivat piirteitä, jotka viittaavat suhteelliseen älykkyyteen ja kehittyneisiin aisteihin.
- Elokuvien älykkyysvertaukset — elokuvat kuten Jurassic Park ovat viihdettä, eivät tieteellisiä dokumentteja. Ne yhdistävät usein eri ominaisuuksia ja liioittelevat koordinaatiota ja päättelykykyä.
Mitä tulevaisuuden tutkimus voi paljastaa?
Teknologian kehittyessä (paremmat skannausmenetelmät, 3D-mallinnus, mikrostruktuurianalyysit) pystytään tarkentamaan aivojen rakennetta ja vertaamaan sitä nykyeläinten neuroanatomiaan. Lisäksi jatkossa löytökenttien uudet fossiilit voivat antaa lisää kontekstia käyttäytymisestä — esimerkiksi paremmin säilyneitä avoleimoja, pesiä tai ryhmäfossiileja. Yhdistämällä paleontologia, neurotiede ja vertaileva eläinbiologia saadaan yhä realistisempi kuva siitä, kuinka älykkäitä eri dinosaurusryhmät todella olivat.
Yhteenvetona: dinosaurusten "älykkyys" vaihteli laajasti lajeittain ja riippui sekä aivojen koosta että aivojen sisäisestä erikoistumisesta. Monet pienemmät theropodit olivat todennäköisesti ketteriä ja suhteellisen älykkäitä verrattuna moniin muihin dinosauruksiin, mutta populaarikulttuurin kuvat ylilyönteineen eivät aina vastaa tieteellistä näyttöä.
Stegosaurus
Ajatus siitä, että Stegosauruksella oli "saksanpähkinän kokoiset aivot" (usein toistettu lause), ei ollut aivan oikea. Sillä oli koiran kokoiset aivot, mutta suhteessa sen kehoon aivot olivat hyvin pienet. Othniel Charles Marsh sai 1880-luvulla hyvin säilyneen Stegosauruksen aivokotelon avulla aivokopan valukappaleen, joka antoi käsityksen aivojen koosta. Endokastista kävi ilmi, että aivot olivat todellakin pienet: ruumiin kokoon nähden ehkä dinosaurusten pienimmät. Se, että yli 4,5 metristä tonnia (5 lyhyttä tonnia) painavalla eläimellä saattoi olla enintään 80 gramman aivot, johti ajatukseen, että dinosaurukset eivät olleet älykkäitä, mutta tämä ajatus on nykyään suurelta osin hylätty.
Marsh havaitsi myös selkäytimen lonkan alueella suuren kanavan, johon olisi voinut mahtua jopa 20 kertaa suuremmat rakenteet kuin tunnetusti pienet aivot. Tätä on saatettu käyttää takaosan koordinointiin puolustautumisessa theropodien hyökkäyksiä vastaan. Tätä "toisten aivojen" tehtävää ei ole todistettu millään suoralla todisteella.
S. stenopsin aivoontelo on punaisella.
Stegosauruksen luurangossa on pieni pää hyvin suuressa ruumiissa.
Aivojen ja kehon koon suhde
Aivojen koko kasvaa yleensä eläinten ruumiinkoon myötä (korreloi positiivisesti). Tämä tarkoittaa, että suurilla eläimillä on yleensä suuremmat aivot kuin pienillä eläimillä. Suhde ei kuitenkaan ole lineaarinen. Yleensä pienillä nisäkkäillä on suhteellisesti suuremmat aivot kuin suurilla. Hiirten suora aivojen ja ruumiin koon suhde on samanlainen kuin ihmisillä (1/40), kun taas norsuilla on verrattain pienet aivot ja ruumiin koko (1/560), vaikka norsut ovatkin ilmeisesti varsin älykkäitä eläimiä.
Enkefalisaatiokertoimet (EQ)
Käyrän kaava vaihtelee, mutta yleensä se annetaan muodossa Ew(aivot) = 0,12w(keho)2/3 . Koska tämä kaava perustuu nisäkkäistä saatuihin tietoihin, sitä olisi sovellettava varoen muihin eläimiin. Joidenkin muiden selkärankaisten luokkien osalta käytetään joskus potenssia 3/4 eikä 2/3, ja monien selkärangattomien ryhmien osalta kaava ei välttämättä anna lainkaan merkityksellisiä tuloksia.
Tiedustelu
Eläinten älykkyyttä on vaikea määrittää, mutta mitä suuremmat aivot ovat suhteessa kehoon, sitä enemmän aivopainoa saattaa olla käytettävissä monimutkaisiin kognitiivisiin tehtäviin. Sen sijaan, että mitattaisiin pelkkää aivojen painoa, EQ-kaavalla voidaan asettaa eläimet paremmuusjärjestykseen. Luokittelu vastaa paremmin havaittua käyttäytymisen monimutkaisuutta. Nisäkkäiden keskimääräinen EQ on noin 1, lihansyöjien, valaiden ja kädellisten yli 1 ja hyönteis- ja kasvissyöjien alle 1. Sen mukaan myös ihminen on listan kärjessä. Aivojen ja kehon massan suhteen ja käyttäytymisen monimutkaisuuden välinen suhde ei ole täydellinen, koska älykkyyteen vaikuttavat myös muut tekijät. Näitä tekijöitä ovat muun muassa äskettäisen aivokuoren evoluutio ja aivojen eriasteinen taittuminen. Tämä lisää aivokuoren pinta-alaa, mikä korreloi positiivisesti älykkyyteen ihmisillä.
Dinosauruksen aivot
Ongelmat EQ:n kanssa
Perinteisissä dinosaurusten aivojen tilavuuden ja ruumiinmassan välisissä vertailuissa aivojen koko on arvioitu endokastin tilavuudeksi. Nykyaikaisen matelijasuvun Sphenodonin aivot täyttävät kuitenkin vain noin puolet sen kallonpäädyn tilavuudesta. Jotkut paleontologit käyttivät tätä viidenkymmenen prosentin arviota dinosaurusten aivojen tilavuuden arvioinnissa. Toiset tutkijat ovat havainneet, että kallonpinnan yksityiskohdat viittaavat siihen, että joillakin fossiilisilla matelijoilla oli aivot, jotka täyttivät paljon suuremman osan kallonpinnasta. Larsson huomauttaa, että siirtyminen matelijoista lintuihin estää sen, että tietyn suhdeluvun käyttäminen olisi pätevä tapa arvioida dinosauruksen aivojen valtaamaa kallonpohjan tilavuutta.
Vaikeutta lisää se, että elävän massan arvioiden vaihteluväli on suuri. Eräässä tutkimuksessa arvioitiin, että monien dinosaurus-sukujen elävän massan vaihteluväli oli nelinkertainen. Larsson pahoittelee, että "ruumiin massa-arvioiden laaja vaihteluväli yhdistettynä aivojen valtaaman kallonpohjan tilavuuden epäselvään suhteeseen aiheuttaa suurta epävarmuutta aivojen kokoa kuvaavan indeksin luomisessa". Näin ollen hän pyrki minimoimaan virheet tekemällä toisenlaisen vertailun.
Vaikka aivojen absoluuttista tilavuutta on vaikea arvioida, eri aivoalueiden osuuksien pitäisi olla endokastissa samat kuin elävissä aivoissa. Larssonin tutkimuksessa verrattiin kallojen sisäpuolelle selvästi merkityn isoaivojen suhdetta muuhun endokaasun tilavuuteen. Larssonin mukaan hänen käyttämänsä tekniikka on parempi kuin perinteiset aivojen tilavuuden ja elävän kehon arvioidun massan vertailut.
Dromaeosaurus albertensis -kallo.
Teropodien aivot
Useimmilla dinosauruksilla ja useimmilla theropodeilla ei ollut arvioiden mukaan sen parempia aivoja kuin nykyisillä matelijoilla. Hans Larsson havaitsi vuonna 2001 Carcharodontosaurus saharicuksen endokastista tekemässään tutkimuksessa, että sekä C. saharicuksen että Allosauruksen aivojen tilavuuden suhde aivojen tilavuuteen oli hyvin samankaltainen kuin muilla matelijoilla. Sitä vastoin Tyrannosauruksen suhde oli hieman lintumaisemman suhdeluvun suuntaan. Koska tyrannosaurukset ovat suhteellisen basaalisia coelurosauruksia, tämä on osoitus siitä, että coelurosaurusten tulo merkitsee theropodien aivojen suurentumisen suuntauksen alkua.
Troodon
Troodonin aivojen ja aivotilavuuden suhde oli 31,5-63 prosenttia ei-avian matelijoiden suhteesta aidosti linnuihin.
Archaeopteryx
Arkeopteryxin aivojen tilavuuden suhde aivoihin oli 78 prosenttia nykypäivän lintujen tilavuudesta.
Carcharodontosaurus saharicusin kallo
Troodon inequalis -eläimen luuranko. Troodontidien EQ-arvot olivat korkeimpia muilla kuin aavikoiden lajeilla. Niillä oli siis kehittynyt käyttäytyminen ja tarkat aistit.
Yhteenveto
Larssonin vertailussa käytetty menetelmä ei ollut EQ, vaan aivojen koon suhde koko aivoihin. Isoaivot ovat pääasiallisesti vastuussa siitä, mitä voitaisiin kutsua "älykkääksi käyttäytymiseksi".
Dinosaurusten aivot olivat yleensä mittasuhteiltaan muiden matelijoiden kaltaiset. Poikkeuksena ovat keliurosaurukset, joiden aivot olivat suhteessa suuremmat kuin useimpien matelijoiden, mutta suhteessa pienemmät kuin nykyisten lintujen.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Millaisina dinosauruksia pidettiin aikoinaan?
V: Dinosauruksia pidettiin aikoinaan tyhminä eläiminä.
K: Oliko kaikilla dinosauruksilla alhainen älykkyysosamäärä?
V: Ei, joillakin pienemmillä lihansyöjillä oli matelijoiden keskimääräistä älykkyyttä.
K: Mikä johti siihen, että dinosaurusten älykkyyttä kuvattiin liioitellusti Jurassic Parkin kaltaisissa elokuvissa?
V: Ajatus siitä, että joillakin pienemmillä lihansyöjillä oli matelijoiden keskimääräistä älykkyyttä parempi älykkyys, johti liioiteltuihin kuvauksiin Jurassic Parkin kaltaisissa elokuvissa.
K: Onko dinosaurusten aivoihin ja älykkyyteen liittyviä mielenkiintoisia aiheita?
V: Kyllä, dinosaurusten aivot ja älykkyys ovat mielenkiintoisia aiheita.
K: Tiedetäänkö nyt, että joillakin dinosauruksilla oli keskimääräistä älykkäämpi älykkyys?
V: Kyllä, nyt tiedetään, että joillakin pienemmillä lihansyöjillä oli matelijoiden keskimääräistä älykkyyttä.
K: Millaisilla dinosauruksilla oli keskimääräistä enemmän älykkyyttä?
V: Joillakin pienemmillä lihansyöjillä oli matelijoiden keskimääräistä älykkyyttä.
K: Uskottiinko aiemmin yleisesti, että dinosaurukset olivat älykkäitä?
V: Ei, aiemmin uskottiin yleisesti, että dinosaurukset olivat tyhmiä eläimiä.
Etsiä