Il costo energetico di un cervello più grande

Nel corso dell'evoluzione, le specie che hanno sviluppato un cervello più grande sono andate incontro a speciali adattamenti per fare fronte alle maggiori richieste energetiche.

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Il cervello del pesce Gnathonemus petersii è particolarmente grande rispetto al resto del corpo. Crediti immagine: opencage.info

SCOPERTE – Un organismo con un cervello più grande ha bisogno di assumere più energia. È quanto suggerisce uno studio realizzato da un gruppo di ricercatori della Washington University in St. Louis e pubblicato sulla rivista Proceedings of the Royal Society B.

I ricercatori, guidati da Bruce Carlson, hanno analizzato 30 specie appartenenti alla famiglia dei Mormyridae, pesci ossei che popolano i fiumi africani (anche detti pesci elefante per via della conformazione allungata del muso di alcune specie). Tra una specie e l’altra di questa famiglia, le dimensioni del cervello sono molto variabili. Sfruttando questa variabilità, gli scienziati hanno evidenziato che le specie con cervello più grande hanno anche bisogno di maggiore quantità di ossigeno.

Studi precedenti avevano individuato strategie alternative per garantire al cervello la grande quantità di energia di cui ha bisogno. Uno dei modi – identificato anche negli esseri umani – è quello di diminuire il bisogno energetico di altri organi, in particolare dell’intestino (secondo questa teoria, un intestino più piccolo consuma meno energia ma è in grado di produrne di più perché la variazione di dimensioni è associata a un cambiamento della dieta, basata su alimenti più energetici come carne e tuberi e sull’utilizzo di cibi cucinati). Allo stesso tempo però, studi più recenti condotti sulle grandi scimmie hanno mostrato che se le dimensioni del cervello aumentano, aumenta il metabolismo basale e il dispendio energetico dell’organismo.

Secondo Carlson e Kimberley V. Sukhum – ricercatrice della Washington University in St. Louis e prima autrice di questo ultimo studio – possono esistere entrambi i meccanismi. Se il cervello è di medie dimensioni, l’aumento del bisogno energetico è bilanciato dalla riduzione delle necessità di un altro organo e da cambiamenti del comportamento. Se, invece, le dimensioni del cervello sono molto grandi, per l’organismo è indispensabile assumere una maggiore quantità di energia.

Come spiega un editoriale di Nature uscito lo scorso maggio, un grande bisogno di energia comporta alcuni rischi per la sopravvivenza dell’organismo. Sia nei pesci sia negli esseri umani, l’aumento delle dimensioni del cervello è reso possibile da altri tipi di adattamento. Alcuni pesci hanno, per esempio, una bocca a forma di tubo che aiuta a estrarre piccoli invertebrati dalle fessure. Altri sono dotati di una appendice, detta Schnauzenorgan, in grado di facilitare il movimento e la localizzazione di oggetti tramite le variazioni del campo elettrico. Altri adattamenti sono legati all’ambiente: i pesci che hanno bisogno di più energia si trovano in ambienti più ricchi di ossigeno, come i fiumi, mentre i pesci con cervello più piccolo possono sopravvivere anche in paludi e acquitrini. Anche la nostra specie utilizza strategie per evitare di rimanere senza energia: oltre agli adattamenti comportamentali (come l’andatura eretta, la capacità di cucinare e di condividere il cibo), accumula riserve energetiche sotto forma di grassi.

Leggi anche: Le scimmie possono parlare? Sì, ma non hanno il cervello “adatto”

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   

2 Commenti su Il costo energetico di un cervello più grande

  1. mauro marchionni // 12 gennaio 2017 alle 19:59 // Rispondi

    l’articolo mi piace e.. non mi piace.
    mi piace perchè è un argomento che mi ha sempre affascinato.
    non mi piace perchè secondo me il problema andrebbe inquadrato anche e soprattutto da un punto di vista termodinamico oltre che neurologico.
    Mi spiego meglio: che il cervello consumi una notevole quantità di energia è immediatamente evidente, per chi come fa il mestiere dell’ingegnere, dal fatto che noi ci copriamo il corpo ma quasi mai la testa.
    ciò vuol dire che l’equilibrio termico del corpo richiede in genere una coibentazione mentre quello della testa può quasi sempre farne a meno.
    ma ciò vuole anche dire che, essendo la superficie esposta della testa almeno una decina di volte (e anche più) più piccola di quella del resto del corpo, la temperatura media della testa deve essere maggiore di quella delle altre parti del corpo.
    la cosa è “self evident” ma quello che è strano è che non ho mai trovato (mea culpa?) tracce di dati sperimentali in materia, forse perchè mai nessun ingegnere e/o nessun fisico si è mai interessato al problema.
    Penso fermamente che una campagna sperimentale andrebbe fatta per raccogliere dati quantitativi e non solo qualitativi; tra l’altro è una cosetta che richiede investimenti pressochè nulli perche bastano quattro termocoppie (o anche termoresistenze) e qualche ora di lavoro per raccogliere e organizzare scientificamente i dati necessari.
    se qualcuno lo vuole fare gli do volentieri una mano (ammesso che serva)

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