カワウソとスカンク、正反対の脳

動物の暮らし方は、その脳をどれほど形づくるのだろうか。何十年ものあいだ、研究者は主に脳の大きさと体の大きさを比べてきた。今日では、脳の比率や形にも目を向ける。それらは感覚や体の要求を反映しうるからだ。ユニラサール(アルトワ大学)とリエージュ大学のマルゴ・ミショー(Margot Michaud)と、フランス、ベルギー、米国、英国、ドイツ、スペインの共同研究者たちは、これを検証するのに理想的なグループを選んだ。**イタチ上科(musteloids)**だ。

一つの家系、まったく違う暮らし

イタチ上科は四つの科からなる食肉類のグループだ。レッサーパンダ科、イタチ科(アナグマやカワウソを含む)、スカンク科、そしてアライグマとその仲間たちのアライグマ科。近縁な一つのグループのなかに、泳ぐもの(カワウソ)、掘るもの(アナグマやスカンク)、樹上で暮らすもの(キンカジュー)、地上で暮らすものがいる。脳の進化をめぐる自然の実験だ。

失われた脳の鋳型

脳そのものは博物館のコレクションには残らないが、脳を収めていた空洞は残る。チームはX線とマイクロCT(マイクロコンピューター断層撮影)で頭骨をスキャンし、41種の成体から、脳の空洞の仮想的な鋳型113個を作り直した。これはエンドキャスト(頭蓋内鋳型)と呼ばれ、イタチ上科の属の91.4%をカバーする。哺乳類では、こうした鋳型の形は脳の外表面と一致する。

それぞれの鋳型に、47個の解剖学的な目印と、曲線や表面に沿った200個以上の追加の点を置き、脳を三つの領域に分けた。前方にある匂いの中枢、嗅球。大きな主要部分である大脳。後方の小脳と脳幹からなる後脳だ。次に統計的な手法で、種どうしがどれだけ近縁かを考慮した。二つのいとこが、二つの独立した事例として数えられないようにするためだ。

両極にいるカワウソとスカンク

二つの系統がほかから離れている。

• カワウソは、大脳の割合が最も大きく(74.3%)、嗅球が最も小さい(8.6%)。後脳も最も小さい(17.1%)。
• スカンクは逆のパターンを示す。嗅球がずっと大きく(14.5%)、大脳の割合が最も小さい(66.3%)。

著者らはどちらも予測していた。水中では匂いはほとんど役に立たず、一方スカンクは鼻に大きく頼る。著者らは、カワウソの大きな大脳を、半水生の食肉類で触覚に関わる領域が大きくなっていることを示した過去の研究と結びつける。彼らは手探りで餌を探し、前足で獲物を扱うのだ。カワウソの大脳は大きいだけでなく、触覚に合わせて調整されているのかもしれない、と著者らは示唆する。スカンクの結果は3種だけにもとづいており、慎重さが求められる。

残りのほとんどは大きさで説明できる

この二つの系統以外では、主な規則は大きさだ。脳が大きいほど大脳の割合は大きく、嗅球と後脳の割合は小さくなる。脳はより丸くもなる。小さな脳は細長く、前方に突き出た嗅球が目立つ。新皮質の表面積は、脳の大きさにほぼ完璧に従う。著者らによれば、これは多くの哺乳類で見られるパターンと一致する。そこでは、各領域にかかる個別の圧力よりも、共通の発生の規則のほうが重みをもつ。

食性も痕跡を残す。魚食性の種(このサンプルではほとんどがカワウソ)は、肉食性や雑食性の種より、比率として嗅球が小さい。

意外なことに、移動のしかたはほとんど現れない

チームは、バランスを担う後脳が、木に登るもの、泳ぐもの、掘るもののあいだで違うと予想していた。そうではなかった。彼らのモデルでは、大きさと系統の歴史を考慮すると、移動のしかたはほとんど何も付け加えない。脳全体の形にも、検出できる生態学的な影響は見られない。

著者らは、こうした適応が脳の内部、たとえば小脳のしわや神経細胞の密度、あるいはすべての種で測ることのできなかった小さな構造に隠れているのかもしれないと提案する。外側の鋳型が示すのは脳の輪郭であり、その配線ではない。結論はこうだ。イタチ上科の脳は共通のスケーリング則に従っており、ところどころで系統の歴史と食性によって曲げられている。この研究は査読を経て、Journal of Anatomy誌に掲載されている。