Островные лисы опровергли теорию об уменьшении мозга у изолированных животных

Исследователи сканировали черепа островных лисиц для создания цифровых моделей, позволяющих рассчитать размер мозга и тела. Автор: Ник Нейман / USC Wrigley Institute

Десятилетиями учёные считали, что животные на островах эволюционируют с меньшим размером мозга относительно тела для экономии энергии. Но большинство лисиц с Канальных островов — крошечных хищников размером не больше домашней кошки — нарушили это правило, развив более крупный мозг, чем их материковые сородичи.

Результаты исследования, опубликованные в PLOS One исследователями из USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, позволяют предположить, что размер мозга может зависеть меньше от изоляции и больше от требований выживания.

Островной синдром относится к набору черт, включая уменьшенный размер, сокращение мозга, утрату способности к полёту у птиц и более ручное поведение. До сих пор размер мозга на островах в основном изучался на ископаемых травоядных, которые сталкиваются с другими давлениями, чем хищники. Островная лисица предоставила возможность заполнить этот пробел в исследованиях.

Ведущий автор Кимберли Шенбергер заявила, что результаты опровергают давние предположения о том, как животные адаптируются к жизни на островах.

«Было крайне удивительно обнаружить, что островной синдром не является универсальным, — сказала Шенбергер, кандидат наук в области биологии. — Когда мы посмотрели на хищников, таких как лисицы Канальных островов, схема с уменьшением мозга не сработала».

Канальные острова как природный эксперимент

Канальные острова, цепь из восьми островов у побережья Калифорнии, шесть из которых являются домом для лисиц, предоставили исследователям редкий природный эксперимент для проверки, действует ли островной синдром в разных условиях. Биологи сравнили мозг лисиц с этих шести островов с материковыми серыми лисицами — их ближайшими живыми родственниками и вероятными предками — а также между собой.

Анализ показал, что соотношение мозга и тела, по-видимому, формировалось меньше под влиянием изоляции или размера острова — факторов, которые долгое время считались движущими силами островного синдрома — и больше под влиянием местных условий среды обитания.

На пяти островах — Санта-Крус, Санта-Роса, Санта-Каталина, Сан-Клементе и Сан-Мигель — у лисиц были относительно более крупные мозги, несмотря на меньшие размеры тела. Их мозг также показал несколько более глубокие складки и извилины в областях, связанных с моторным контролем и пространственной обработкой — черты, которые могут помогать лисицам ориентироваться в сложном рельефе и конкурировать за пищу и укрытие, особенно на двух островах, где они делят пространство с конкурентами, такими как пятнистый скунс.

Остров Сан-Николас, самый удалённый и ограниченный в ресурсах из шести, стал исключением. Там у лисиц были меньшие относительные размеры мозга. Без хищников, с малым биоразнообразием и ограниченной пищей исследователи полагают, что животные сталкивались с меньшими когнитивными потребностями и, возможно, сохраняли энергию для базового выживания, а не удерживали такие черты, как улучшенная моторная координация или пространственная обработка.

«Лисицы Канальных островов показывают, что уменьшение размера мозга не является универсальной чертой островной жизни», — заявила Шенбергер.

Схематическая диаграмма 11 линейных измерений, выполненных на черепах. 1: Общая максимальная длина черепа (TSL), 2: Скуловая ширина (ZW), 3: Ширина черепного свода (CVW), 4: Высота черепного свода (CVH), 5: Ширина затылочного мыщелка (OCW), 6: Диаметр орбиты (OD), 7: Длина нёба (PL), 8: Ширина нёба (PW), 9: Ширина между клыками (BCW), 10: Ширина носовой кости (NW), и 11: Длина носовой кости (NL). Автор: PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0328893

Мозг лисиц адаптируется к островной жизни

Чтобы понять, как изменился размер мозга у островной лисицы, Шенбергер и её коллеги-исследователи из Музея естественной истории округа Лос-Анджелес (NHM) изучили более 250 черепов шести подвидов островных лисиц и четырёх подвидов материковых серых лисиц. Образцы поступили из коллекций NHM и Музея естественной истории Санта-Барбары.

Сначала они оценили массу тела по измерениям черепа, затем сравнили эти оценки с зарегистрированными весами живых островных лисиц. Два набора данных тесно совпали, что дало команде прочную основу для анализа соотношения мозга и тела. Размер мозга измеряли с помощью микробусин для приблизительного определения внутреннего объёма черепа — высокоточного показателя размера мозга.

Затем исследователи использовали КТ-сканирование для создания 3D-моделей внутренней части черепов. Захватывая форму и объём мозговой полости — полой полости, в которой когда-то находился мозг — они могли подтвердить точность оценок размера мозга с помощью микробусин и изучить структуру особенностей поверхности мозга, таких как складки и извилины, отпечатанные на внутренней стороне черепа.

Цифровое сканирование выявило удивительную особенность: у островных лисиц мозг имел более короткие и компактные лобные области по сравнению с их материковыми родственниками. Исследователи предполагают, что это, вероятно, связано с их более короткими мордами, которые уменьшают пространство для мозга в передней части черепа. В качестве компенсации эти лисицы развили несколько более глубокие складки и более выраженные извилины в этой области. Это сохраняет ключевые навыки моторного контроля и пространственного восприятия, особенно необходимые для лазания по деревьям и поиска пищи.

Шенбергер объяснила, что хотя и островные, и серые лисицы являются единственными известными псовыми, которые лазают по деревьям, островные лисицы больше полагались на поиск пищи на деревьях по сравнению с материковыми лисицами, у которых есть более обильные варианты пищи на земле.

Исследователи также обнаружили, что размер мозга не отличался между самцами и самками лисиц, что позволяет предположить, что движущей силой этих адаптаций были скорее экологические давления, а не конкуренция за спаривание.

Лисицы, вероятно, были средством борьбы с вредителями, а не домашними питомцами

ДНК и радиоуглеродное датирование позволяют предположить, что лисицы впервые прибыли на северные Канальные острова около 9000 лет назад, вероятно, на естественных плотах из мусора или вплавь, когда уровень моря был ниже, а расстояния между островами короче. Тысячи лет спустя археологические свидетельства показывают, что коренные народы, возможно, перевозили лисиц на другие острова, возможно, для помощи в борьбе с вредителями.

Несмотря на эту долгую связь с людьми, островные лисицы, вероятно, никогда не становились по-настоящему одомашненными — факт, который, по словам исследователей, может помочь объяснить, почему их мозг не уменьшился, как это часто происходит у домашних видов. Как по размеру мозга, так и по поведению они больше напоминают диких кошек, чем ранних домашних собак, которые уже начали терять объём мозга по мере того, как становились зависимыми от людей.

Более широкие уроки от островных лисиц

Поскольку изменение климата и потеря среды обитания создают всё более фрагментированные, похожие на острова среды, понимание того, какие черты помогают животным адаптироваться, может направлять усилия по сохранению. Островная лисица предполагает, что интеллект и когнитивная гибкость могут играть ключевую роль в выживании, но могут быть вариантом только в том случае, если их среда обитания имеет достаточно природных ресурсов.

Тем не менее, их будущее неопределённо. Предыдущие исследования показали, что низкое генетическое разнообразие может сделать лисиц особенно уязвимыми к новым угрозам, таким как болезни, вызывая опасения по поводу того, насколько хорошо они переживут следующую волну экологических изменений.

Больше информации: Kimberly A. Schoenberger et al, Increased brain size of the dwarf Channel Island fox (Urocyon littoralis) challenges "Island Syndrome" and suggests little evidence of domestication, PLOS One (2025). DOI: 10.1371/journal.pone.0328893

Источник: University of Southern California