Ce rol a avut alimenta╚Ťia ├«n evolu╚Ťia creierului uman?  jpeg

Ce rol a avut alimenta╚Ťia ├«n evolu╚Ťia creierului uman?

­čôü Preistorie
Autor: Dorian Furtun─â

Creierul homininilor a crescut constant, ├«ntr-un ritm aproape galopant ╚Öi ├«nc─â nu e clar de ce. ├Än ultimele ╚Öapte milioane de ani, de c├ónd ne-am desp─âr╚Ťit de linia evolutiv─â a cimpanzeilor, volumul cerebral s-a m─ârit de aproape patru ori, ├«n timp ce m─ârimea corpului nici m─âcar nu s-a dublat; dispropor╚Ťia modific─ârilor este evident─â. La vertebrate creierul spore╚Öte odat─â cu masa corpului, ca o necesitate pentru gestionarea sistemelor organismului ╚Öi a proceselor somatice, ├«ns─â la hominini raportul creier-corp este exagerat, iar men╚Ťinerea ╚Ťesutului nervos este extrem de costisitoare sub aspect energetic ╚Öi se produce ├«n detrimentul altor func╚Ťii importante. Cum se explic─â o asemenea risip─â energetic─â? 

├Än literatura de specialitate sunt ne├«ncetat discutate ╚Öi dezb─âtute cauzele care au determinat evolu╚Ťia homininilor ├«n direc╚Ťia unui creier tot mai voluminos ╚Öi a unui comportament tot mai sofisticat, ├«ns─â la un consens ├«n aceast─â privin╚Ť─â a╚Öa ╚Öi nu s-a ajuns. Se ├«nmul╚Ťesc ipotezele, f─âr─â a fi definit un concept l─âmuritor ╚Öi unanim acceptat. ╚śtim c─â unele specii de primate antropoide au reu╚Öit s─â supravie╚Ťuiasc─â p├ón─â ├«n zilele noastre gra╚Ťie unui creier mai mic de 400 cm3 (comparativ cu cele 1350 cm3 ale omului contemporan); ├«n asemenea caz, de ce ar fi avut nevoie str─âmo╚Öii no╚Ötri de o dezvoltare cerebral─â at├ót de spectaculoas─â? De ce selec╚Ťia natural─â a favorizat genele care ne-au sporit at├ót de mult cutia cranian─â ╚Öi poten╚Ťialul cognitiv?

Creșterea volumului cranian la hominini (de la primatele antropoide și australopitecine la erectuși și sapienși). Jos, pe axa abscisă, este indicată vârsta homininilor (în milioane de ani); în dreapta, pe axa ordonată, este indicat volumul cranian în cm3. În imagine se vede cum s-a produs o creștere craniană spectaculoasă și rapidă la homininii din genul Homo (Sursa: Ginneken et al., 2017)

creierul uman 1 jpg jpeg

S─â ├«ncepem cu primatele, al c─âror creier e foarte bine dezvoltat comparativ cu alte mamifere. Una dintre ipoteze sus╚Ťine c─â primatele au ob╚Ťinut un creier mare datorit─â consumului de fructe; ├«n orice caz, a╚Öa reiese dintr-un studiu care a analizat via╚Ťa social─â ╚Öi dieta a peste 140 de specii de maimu╚Ťe. C─âutarea fructelor rare ╚Öi greu accesibile solicit─â un efort cognitiv mai ├«nalt dec├ót alimenta╚Ťia cu frunze ╚Öi iarb─â, respectiv a existat o selec╚Ťie ├«n favoarea genelor asociate cu cerebralitatea. Constat─âm aici c─â un factor ecologic concret ÔÇô tipul de diet─â ÔÇô a jucat un rol substan╚Ťial ├«n evolu╚Ťia creierului la primate [DeCasien et al., 2017]. 

Consumul de fructe a stimulat ├«ntr-o m─âsur─â mai mare dezvoltarea creierului la primate dec├ót alimenta╚Ťia cu frunze ╚Öi iarb─â (Autorul imaginii: Eduard Olaru)

creierul uman 2 jpg jpeg

La hominini (├«ncep├ónd cu habili╚Öii ╚Öi erectu╚Öii), dieta a fost suplimentat─â ├«n mod considerabil de hrana proteic─â, foarte s─â┼úioas─â, dob├óndit─â ini╚Ťial de pe hoiturile de animale abandonate de diver╚Öi r─âpitori, apoi prin v├ón─âtoare. Exist─â opinia c─â un rol important ├«n evolu╚Ťia creierului l-au avut bovinele (mai exact, bivolii africani din specia Syncerus caffer), deoarece aceste animale au reprezentat o surs─â valoroas─â de carne ╚Öi gr─âsimi pentru hominini. Gr─âsimile dob├óndite din trupurile de bivoli au permis cre╚Öterea creierului; s-ar fi produs o ÔÇ×steatoz─â cerebral─âÔÇŁ, o supraaglomerare de gr─âsimi ├«n creier, cu impact asupra metabolismului cerebral [Ginneken et al., 2017]. 

Odat─â cu utilizarea focului (├«nc─â de c─âtre Homo erectus acum cel pu╚Ťin 1,5 milioane de ani), a fost posibil consumul de carbohidra╚Ťi prelucra╚Ťi la temperatur─â ├«nalt─â, u╚Öor asimilabili, boga╚Ťi ├«n amidon. ├Än paralel, a sporit rolul digestiv al amilazei salivare, implicate ├«n transformarea amidonului ├«n oligozaharide; este demonstrat c─â genele pentru amilaz─â au trecut printr-o selec╚Ťie pozitiv─â ├«n ultimele c├óteva sute de mii de ani. Gra╚Ťie aportului de carbohidra╚Ťi nutritivi ╚Öi u╚Öor digerabili, creierul uman avea de unde ob╚Ťine necesarul s─âu de aproape 25% din energia corporal─â, precum ╚Öi suficient─â glucoz─â. Deci, hrana proteic─â ╚Öi caloric─â a dat startul cre╚Öterii cerebrale, iar carbohidra╚Ťii prepara╚Ťi la foc au accelerat aceste procese ╚Öi i-au permis creierului s─â ating─â volumul pe care ├«l avem acum [Hardy et al., 2015]. 

Erectuși utilizând focul (Autorul imaginii: Eduard Olaru)

creierul uman 3 jpg jpeg

├Än plus, datorit─â diversific─ârii dietei ╚Öi a unei hrane u╚Öor asimilabile, metabolismul homininilor a devenit mai accelerat dec├ót la primate; oamenii contemporani ard mai intens caloriile dec├ót cimpanzeii, gorilele sau urangutanii, iar aceast─â particularitate a fost hot─âr├ótoare ├«n aprovizionarea energetic─â superioar─â a creierului uman. Un studiu dedicat acestui aspect a ar─âtat c─â, ├«n medie, pe zi, oamenii ard cu 400 de calorii mai mult dec├ót cimpanzeii, cu 635 calorii mai mult dec├ót gorilele, cu 820 calorii mai mult dec├ót urangutanii. ├Äns─â ├«n cazul unui metabolism at├ót de intens exist─â riscul unui deficit de resurse dac─â, din vreun motiv oarecare, accesul la hran─â nu ar fi posibil o anumit─â perioad─â (ceea ce se ├«nt├ómpl─â periodic ├«n via╚Ťa indivizilor sau grupurilor). Aceast─â problem─â fiziologic─â a fost rezolvat─â printr-o alt─â adaptare evolutiv─â ÔÇô apari╚Ťia ╚Ťesutului adipos abundent; or, oamenii au un strat de gr─âsime mult mai dezvoltat dec├ót la alte primate. 

De exemplu, din e╚Öantionul de indivizi analiza╚Ťi ├«n cadrul studiului, s-a stabilit c─â, ├«n medie, un b─ârbat are 22,9% de gr─âsime corporal─â, ├«n timp ce un mascul de goril─â ÔÇô 15,2%, o femeie are 41,7% de gr─âsime corporal─â, ├«n timp ce o femel─â de goril─â ÔÇô doar 13,9%; la cimpanzei gr─âsimea corporal─â e ╚Öi mai redus─â ÔÇô 9% la masculi ╚Öi 8,4% la femele [Pontzer et al., 2016]. Cifrele, cum s-ar zice, vorbesc de la sine. C├ót prive╚Öte copiii, la ei creierul consum─â ╚Öi mai mult─â energie comparativ cu oamenii adul╚Ťi, fiindc─â anume ├«n primii ani de via╚Ť─â se ├«nregistreaz─â apogeul cre╚Öterii cerebrale. ├Än cazul copiilor, compromisul la care s-a ajuns pe cale evolutiv─â const─â ├«n reducerea ritmului de cre╚Ötere corporal─â (comparativ cu puii altor primate): prin cre╚Öterea lent─â a corpului a fost posibil─â alocarea resurselor necesare pentru sporirea volumului cerebral. 

Este interesant c─â atunci c├ónd organismul are de ales unde s─â aloce resursele sale energetice ÔÇô spre creier sau spre mu╚Öchi, prioritar este creierul. ├Än cadrul unui experiment, s-a constatat c─â dac─â indivizii sunt pu╚Öi ├«n situa╚Ťia de a efectua un exerci╚Ťiu fizic concomitent cu memorarea unei informa╚Ťii, va sc─âdea ╚Öi performan╚Ťa fizic─â, ╚Öi cea mnemonic─â, ├«ns─â... poten╚Ťialul cognitiv va avea de suferit mai pu╚Ťin dec├ót poten╚Ťialul fizic. Capacitatea de memorare se va reduce ├«n medie cu 9,7%, iar puterea fizic─â ÔÇô cu 12,6%; ├«n general, to╚Ťi participan╚Ťii la experiment au cedat fizic cu aproape 30% mai mult dec├ót cognitiv atunci c├ónd practicau simultan exerci╚Ťii fizice ╚Öi mintale. La fel, atunci c├ónd ├«ndur─â foame, organismul va ceda u╚Öor din ╚Ťesutul s─âu adipos ╚Öi muscular, ├«ns─â va p─âstra c├ót mai mult posibil intact ╚Ťesutul nervos. Aceste rezultate subscriu a╚Öa-numitei ipoteze a creierului egoist (selfish brain hypothesis), care sus╚Ťine c─â, evolutiv, creierul a ob╚Ťinut prioritate ├«n satisfacerea necesit─â╚Ťilor sale (aprovizionarea cu glucoz─â ╚Öi oxigen), comparativ cu alte sisteme de organe ale organismului, deoarece supravie╚Ťuirea sapien╚Öilor ├«n mijlocul semenilor devenise mai dependent─â de calitatea cogni╚Ťiei lor dec├ót de calitatea for╚Ťei fizice [Longman et al., 2017]. 

Toate aceste particularit─â╚Ťi legate de hran─â, metabolism ╚Öi alocarea resurselor l─âmuresc par╚Ťial de ce selec╚Ťia natural─â a admis cre╚Öterea unui organ at├ót de energofag cum este creierul uman. Totu╚Öi, ipotezele prezentate mai sus nu sunt suficiente ├«n explicarea evolu╚Ťiei cerebrale; de bun─â seam─â, trebuie s─â fi existat un cumul de factori, nu doar cel alimentar ╚Öi metabolic, ci ╚Öi sociali, culturali, ecologici, care au determinat dezvoltarea creierului la primate, apoi la hominini. 

Fragment din cartea ÔÇ×Mozaicul Uman. Evolu╚Ťia Omului ╚Öi Originea RaselorÔÇŁ, de Dorian Furtun─â, doctor ├«n biologie, etolog. Cartea poate fi g─âsit─â AICI.

Cite╚Öte ╚Öi: 

O ÔÇ×omenire paralel─âÔÇŁ: Neandertalienii ÔÇô primii oameni

Soarta enigmatic─â a ÔÇ×hobbi╚ŤilorÔÇŁ care au tr─âit cu adev─ârat pe insula Flores

Homo erectus ÔÇô primii hominini care au dep─â╚Öit ÔÇ×rubiconul cerebralÔÇŁ

Foto sus: ┬ę Biswarup Ganguly / Wikimedia Commons