Ewolucja mózgu naczelnych. Nowe badanie wskazuje, że kluczową rolę mógł odegrać wzrok

Dlaczego naczelne wykształciły tak duże i złożone mózgi? Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie „Science” wskazuje, że jednym
z kluczowych elementów tej historii mógł być rozwój wzroku. Analiza współczesnych i kopalnych naczelnych pokazuje, że szczególnie silnie powiększały się części kory nowej związane z przetwarzaniem informacji wzrokowych. Jednocześnie płat czołowy, od dawna kojarzony
z zaawansowanymi funkcjami poznawczymi, zwiększał swoje rozmiary przede wszystkim wraz ze wzrostem całego mózgu.

Badanie prowadzone przez Richarda F. Kaya, emerytowanego profesora antropologii ewolucyjnej na Duke University, obejmuje historię ewolucji naczelnych liczoną w dziesiątkach milionów lat. Naukowcy wykorzystali do tego zarówno dane dotyczące żyjących gatunków,
jak i czaszki wymarłych naczelnych.

Wyniki rzucają nowe światło na pytanie, dlaczego kora nowa, czyli najbardziej zewnętrzna część mózgu związana między innymi z percepcją sensoryczną i procesami poznawczymi, stała się u naczelnych tak duża.

Jak badać mózg, który niemal nigdy nie ulega fosylizacji?

Badanie ewolucji mózgu stawia paleontologów przed poważnym problemem. Kości i zęby mogą przetrwać w skałach dziesiątki milionów lat, natomiast miękka tkanka mózgowa zwykle szybko zanika po śmierci organizmu.

Fosylizacja to zespół procesów prowadzących do zachowania szczątków organizmu lub śladów jego działalności w zapisie geologicznym
i powstania skamieniałości. W przypadku miękkiej tkanki nerwowej zachodzi ona niezwykle rzadko.

Naukowcy nie muszą jednak dysponować zachowanym mózgiem. Informacje o jego zewnętrznym kształcie mogą pozostać wewnątrz czaszki.

Zespół Kaya wykorzystał czaszki pochodzące między innymi ze zbiorów Duke Lemur Center Museum of Natural History. Badacze wykonywali skany micro-CT o wysokiej rozdzielczości, a następnie cyfrowo rekonstruowali przestrzeń znajdującą się wewnątrz mózgoczaszki. W ten sposób powstawały wirtualne endokasty, czyli trójwymiarowe modele odzwierciedlające przestrzeń zajmowaną kiedyś przez mózg.

Porównując objętość endokastów oraz powierzchnię odpowiadającą dużym częściom mózgu, badacze mogli prześledzić, jak zmieniały się poszczególne elementy kory nowej w różnych liniach ewolucyjnych naczelnych.

Czy płat czołowy naprawdę napędzał rozwój mózgu naczelnych?

Jednym z najważniejszych wyników badania jest sposób, w jaki podczas ewolucji zmieniał się płat czołowy.

Ta część mózgu jest silnie kojarzona z zaawansowanymi funkcjami poznawczymi. Z tego powodu w badaniach nad ewolucją naczelnych pojawiała się koncepcja, że w poszczególnych liniach płat czołowy mógł powiększać się niezależnie i szybciej niż pozostałe części mózgu.

Badanie zespołu Kaya nie wykazało dowodów na niezależne, gwałtowne zwiększanie względnej wielkości całego płata czołowego w kolejnych liniach naczelnych. Wielkość płata czołowego zwiększała się stopniowo wraz z wielkością całego mózgu. Według autorów jego wzrost podlegał wspólnemu wzorcowi skalowania widocznemu w głównych grupach naczelnych. Nie znaleziono dowodów na postulowane wcześniej gwałtowne i niezależne ekspansje całego płata czołowego w kolejnych liniach ewolucyjnych.

Richard Kay zwrócił uwagę, że analizowane gatunki, od człowieka po znacznie bardziej odległych krewnych naczelnych, układają się według tej samej zależności pomiędzy wielkością mózgu i płata czołowego.

To skierowało uwagę badaczy na inne części kory nowej.

Najsilniejsze zmiany pojawiły się poza płatem czołowym

Inny wzorzec zaobserwowano w regionach potylicznych, ciemieniowych i skroniowych.

U wyraków oraz antropoidów, czyli grupy obejmującej małpy, małpy człekokształtne i człowieka, obszary te zwiększały się szybko
i nieproporcjonalnie. Są one silnie zaangażowane w przetwarzanie informacji wzrokowych.

Nie był to zupełnie nowy trop. W pracy opublikowanej w 2025 roku Kay i jego współpracownicy analizowali wirtualne endokasty współczesnych naczelnych oraz kopalnych antropoidów z oligocenu i środkowego miocenu.

Badanie wykazało wtedy trzy ważne zjawiska. Powiększanie mózgu względem masy ciała następowało niezależnie w wielu liniach antropoidów. Wyraki i antropoidy wykształciły mniejsze opuszki węchowe i większą korę nową niż strepsyrhiny. Co najważniejsze dla obecnej pracy, za zwiększenie kory nowej odpowiadało przede wszystkim powiększenie jej części nieczołowych, obejmujących regiony potyliczne, ciemieniowe i skroniowe, a nie płata czołowego.

Nowe badanie w „Science” rozwija właśnie ten kierunek i łączy zmiany kory z drugim źródłem informacji zapisanym w czaszkach.

Co kostny kanał nerwu wzrokowego mówi o dawnym mózgu?

Nerw wzrokowy przesyła informacje z oka do mózgu. Przebiega przez kanał wzrokowy, czyli krótki kanał kostny znajdujący się w czaszce. Sam nerw nie zachowuje się w materiale kopalnym, ale otaczająca go struktura kostna już tak.

Badacze mogą więc zmierzyć powierzchnię otworu kanału wzrokowego. Jest ona wykorzystywana jako pośredni wskaźnik wielkości nerwu wzrokowego, a tym samym ilości informacji wzrokowej docierającej z oka do mózgu.

Autorzy najnowszej pracy porównali zmiany zachodzące w korze nowej z wielkością otworu kanału wzrokowego.

Wynik okazał się szczególnie interesujący.

Wyraki i antropoidy, czyli dwie grupy, u których stwierdzono silnie rozbudowane nieczołowe części kory nowej, miały również największe względnie otwory kanałów wzrokowych. Co więcej, powiększanie obszarów mózgu związanych z przetwarzaniem informacji wzrokowych następowało na tych samych gałęziach drzewa ewolucyjnego, na których zwiększał się nerw wzrokowy.

Zdaniem autorów wskazuje to na silny związek między ekspansją kory nowej a zwiększającą się ilością informacji wzrokowej docierającej do mózgu.

Badacze stwierdzili również, że regiony kory odpowiedzialne za przetwarzanie tych informacji zwiększały się szybciej niż sam nerw wzrokowy. Oznacza to, że wzrost ilości informacji dostarczanych z oka wiązał się z jeszcze większym zwiększeniem powierzchni mózgu przeznaczonej na ich analizę.

Wzrok i duży mózg łączono już wcześniej

Związek pomiędzy wzrokiem a ewolucją mózgu naczelnych był badany na długo przed publikacją najnowszych wyników.

W 1998 roku Robert A. Barton wykazał, że naczelne mające duże mózgi w stosunku do wielkości ciała posiadały również względnie rozbudowane części układu wzrokowego. Dotyczyło to między innymi pierwotnej kory wzrokowej oraz ciała kolankowatego bocznego, czyli struktury, która pośredniczy w przekazywaniu informacji wzrokowych z siatkówki do kory mózgowe

Barton stwierdził również związki pomiędzy wyspecjalizowaną częścią układu wzrokowego a dietą i wielkością grup społecznych.
W odniesieniu do diety sugerował znaczenie rozpoznawania owoców przy użyciu takich cech jak barwa, natomiast zależność z wielkością grup mogła wskazywać na wzrokową podstawę przetwarzania informacji społecznych.

W 2006 roku E. Christopher Kirk bezpośrednio sprawdził zależność między ilością informacji wzrokowej a encefalizacją naczelnych. Jako wskaźniki dopływu informacji wzrokowej wykorzystał między innymi powierzchnię otworu kanału wzrokowego oraz wielkość nerwu wzrokowego.

Analiza współczesnych i kopalnych naczelnych wskazała, że ilość informacji wzrokowej była ważnym czynnikiem związanym z ewolucją względnej wielkości mózgu. Kirk uznał, że różnice w dopływie informacji wzrokowej mogą częściowo wyjaśniać zarówno wysoki stopień encefalizacji naczelnych, jak i szczególnie duże mózgi współczesnych antropoidów w porównaniu z innymi naczelnymi.

Najnowsza publikacja nie zaczyna więc całej historii od początku. Dodaje do wcześniejszych badań rozbudowany zapis kopalny i pozwala zestawić ewolucję dopływu informacji wzrokowej ze zmianami konkretnych dużych części kory nowej.

Do czego naczelnym potrzebny był coraz bardziej rozwinięty wzrok?

To pytanie stawia również Richard Kay.

Badacz wskazuje dwie możliwości, które mogły wywierać silną presję ewolucyjną.

Pierwszą jest coraz bardziej złożona komunikacja społeczna. Informacje wzrokowe mogą mieć ogromne znaczenie podczas obserwowania i interpretowania zachowania innych członków grupy.

Drugą jest zdobywanie pożywienia. Sprawniejsze przetwarzanie obrazu mogło pozwalać zwierzętom skuteczniej odnajdywać i zdobywać pokarm.

Kay podkreśla, że każdy z tych czynników mógł silnie wpływać na dobór naturalny i dalszą ewolucję naczelnych.

Nie jest to pomysł wprowadzony do wyników przez późniejszych komentatorów. Są to możliwości wskazane przez samego współautora badania jako potencjalne wyjaśnienie rosnącego znaczenia sygnałów wzrokowych.

Początki tej historii sięgają co najmniej 33 milionów lat

Według autorów badania charakterystyczne zmiany w budowie mózgu antropoidów mają bardzo głębokie korzenie. Powiększone nieczołowe części kory nowej, silnie związane z przetwarzaniem informacji wzrokowych, występowały już u antropoidów żyjących we wczesnym oligocenie, co pozwala przesunąć początki tego wzorca co najmniej do około 33 milionów lat temu.

Jednym z najważniejszych kopalnych przykładów jest Simonsius grangeri, wczesny antropoid żyjący na terenach dzisiejszego Egiptu. Na podstawie jego czaszki badacze stworzyli wirtualny endokast i mogli porównać proporcje poszczególnych części mózgu z tymi obserwowanymi u innych wymarłych i współczesnych naczelnych. Analiza wykazała, że rozbudowa nieczołowych obszarów kory nowej, charakterystyczna dla późniejszych antropoidów, była obecna już na tym wczesnym etapie ich ewolucji.

To właśnie dane pochodzące z takich skamieniałości pozwalają autorom stwierdzić, że związek między rozwojem mózgu antropoidów a coraz większym znaczeniem wzroku jest znacznie starszy niż małpy człekokształtne czy człowiek.

Badacze wiążą ten proces z ewolucją widzenia o wysokiej ostrości. Wskazują przy tym na charakterystyczny dla antropoidów zestaw przystosowań wzrokowych, do których należą między innymi dołek środkowy siatkówki oraz kostna przegroda oddzielająca oko od sąsiednich struktur. Razem z rozbudową układu nerwowego odpowiedzialnego za przetwarzanie obrazu tworzą one obraz naczelnych coraz silniej polegających na wzroku.

Nowy obraz ewolucji mózgu naczelnych

Praca opublikowana w „Science” zmienia sposób, w jaki można patrzeć na powiększanie kory nowej podczas ewolucji naczelnych.

Najważniejszy wynik dotyczy sposobu, w jaki powiększał się płat czołowy. Jego rozmiar wzrastał wraz z całym mózgiem, ale badacze nie stwierdzili, aby zwiększał się on nieproporcjonalnie szybciej niż pozostałe jego części.

Znacznie bardziej charakterystyczna zmiana dotyczyła nieczołowych części kory nowej. Regiony potyliczne, ciemieniowe i skroniowe powiększały się szczególnie silnie u wyraków i antropoidów. Ich ekspansja przebiegała równolegle ze zwiększaniem układu doprowadzającego informacje wzrokowe do mózgu.

To właśnie ten związek prowadzi Kaya i jego współpracowników do wskazania wzroku jako jednego z głównych czynników związanych z modułową ewolucją kory nowej naczelnych.

W ten sposób skamieniałe czaszki pozwalają odtworzyć historię narządu, który sam niemal nigdy nie pozostaje w zapisie kopalnym. Zapisana w kościach wielkość mózgoczaszki, proporcje jej wnętrza oraz otwory, przez które przebiegały nerwy, pozwalają dziś prześledzić zmiany zachodzące przez dziesiątki milionów lat.

A jednym z najmocniejszych sygnałów widocznych w tej historii okazuje się wzrok.

Źródła

1. Richard F. Kay i in., „Fossil evidence favors a role for vision in the modular evolution of the primate neocortex”, „Science”, 2026, t. 393, nr 6811, s. 622–627, DOI: 10.1126/science.aee3541.
2. Duke University, „Reliance on Vision Drove Varied Brain Development in Primates”, 7 sierpnia 2026 r.
3. Richard F. Kay, E. Christopher Kirk, Sergio F. Vizcaíno, M. Susana Bargo, Kari L. Allen, Selby Olson, Paul E. Morse, „The Fossil Record of Anthropoid Brain Evolution”, „American Journal of Biological Anthropology”, 2025, DOI: 10.1002/ajpa.70081.
4. Robert A. Barton, „Visual specialization and brain evolution in primates”, „Proceedings of the Royal Society B”, 1998, DOI: 10.1098/rspb.1998.0523.
5. E. Christopher Kirk, „Visual influences on primate encephalization”, „Journal of Human Evolution”, 2006, DOI: 10.1016/j.jhevol.2006.01.005.