Kecerdasan di Bumi berevolusi secara mandiri setidaknya dua kali

Versi aslinya dari cerita ini muncul di Berapa banyak majalah.

Manusia cenderung menempatkan kecerdasan kita sendiri di atas alas. Otak kita dapat melakukan matematika, menggunakan logika, mengeksplorasi abstraksi, dan berpikir kritis. Tapi kami tidak dapat mengklaim monopoli pemikiran. Di antara berbagai spesies non -manusia yang diketahui menunjukkan perilaku cerdas, burung telah ditunjukkan berkali -kali memiliki kemampuan kognitif canggih. Rencana Ravens untuk masa depan, Hitungan gagak Dan Gunakan alat, Kockatoos terbuka dan menjarah tong sampah yang terjebak booby, dan Chickadees melacak dari puluhan ribu benih yang di -cache di lanskap. Khususnya, burung mencapai prestasi seperti itu dengan otak yang terlihat sangat berbeda dari kita: mereka lebih kecil dan tidak memiliki struktur yang sangat terorganisir yang diasosiasikan oleh para ilmuwan dengan kecerdasan mamalia.

“Burung dengan otak 10 gram melakukan hampir sama dengan simpanse dengan otak 400 gram,” kata Onur Gündürkünyang mempelajari struktur otak di Ruhr University Bochum di Jerman. “Bagaimana mungkin?”

Para peneliti telah lama berdebat tentang hubungan antara kecerdasan burung dan mamalia. Salah satu kemungkinan adalah bahwa kecerdasan pada vertebrata – hewan dengan tulang punggung, termasuk mamalia dan burung – berkembang sekali. Dalam hal itu, kedua kelompok akan mewarisi jalur saraf yang kompleks yang mendukung kognisi dari leluhur yang sama: makhluk seperti kadal yang hidup 320 juta tahun yang lalu, ketika benua Bumi diliputi satu tanah. Kemungkinan lain adalah jenis sirkuit saraf yang mendukung kecerdasan vertebrata berevolusi secara independen pada burung dan mamalia.

Sulit untuk melacak evolusi jalur yang diambil, mengingat bahwa setiap jejak otak leluhur kuno yang sebenarnya menghilang dalam kedipan geologis. Jadi ahli biologi telah mengambil pendekatan lain – seperti membandingkan struktur otak pada orang dewasa dan hewan yang sedang berkembang saat ini – untuk menyatukan bagaimana kompleksitas neurobiologis semacam ini mungkin muncul.

Serangkaian studi Diterbitkan dalam Sains Pada bulan Februari 2025 memberikan bukti terbaik bahwa burung dan mamalia tidak mewarisi jalur saraf yang menghasilkan kecerdasan dari nenek moyang yang sama, melainkan mengembangkannya secara mandiri. Ini menunjukkan bahwa kecerdasan vertebrata muncul tidak sekali, tetapi beberapa kali. Namun, kompleksitas saraf mereka tidak berevolusi dalam arah yang sangat berbeda: otak burung dan mamalia menampilkan sirkuit yang sangat mirip, studi menemukan.

“Ini adalah tonggak dalam pencarian untuk memahami dan mengintegrasikan berbagai ide tentang evolusi” intelijen vertebrata, kata Güntürkün, yang tidak terlibat dalam penelitian baru.

Temuan muncul di dunia yang terpesona oleh bentuk -bentuk kecerdasan buatan, dan mereka dapat mengajari kita sesuatu tentang bagaimana sirkuit kompleks di otak kita sendiri berevolusi. Mungkin yang paling penting, mereka dapat membantu kita melangkah “menjauh dari gagasan bahwa kita adalah makhluk terbaik di dunia,” kata Niklas Kempynckseorang mahasiswa pascasarjana di Ku Leuven yang memimpin salah satu studi. “Kami bukan solusi optimal untuk kecerdasan ini.”

Burung sampai di sana juga, sendiri.

Pect Disorder

Untuk paruh pertama abad ke -20, neuroanatomis berasumsi bahwa burung tidak begitu pintar. Makhluk -makhluk itu tidak memiliki sesuatu yang menyerupai neokorteks – struktur terluar yang sangat tertib di otak manusia dan mamalia lainnya di mana bahasa, komunikasi, dan penalaran berada. Neokorteks diatur menjadi enam lapisan neuron, yang menerima informasi sensorik dari bagian lain otak, memprosesnya, dan mengirimkannya ke daerah yang menentukan perilaku dan reaksi kita.

“Untuk waktu yang lama, dianggap bahwa ini adalah pusat kognisi, dan Anda membutuhkan anatomi semacam ini untuk mengembangkan kemampuan kognitif canggih,” kata Bastienne Zarembaseorang peneliti postdoctoral yang mempelajari evolusi otak di Universitas Heidelberg.

Daripada lapisan yang rapi, burung memiliki “bola neuron yang tidak ditentukan tanpa landmark atau perbedaan,” kata Fernando García-Morenoseorang ahli saraf di pusat Achucarro Basque untuk ilmu saraf di Spanyol. Struktur-struktur ini memaksa neuroanatomis satu abad yang lalu untuk menyarankan bahwa banyak perilaku burung adalah refleksif, dan tidak didorong oleh pembelajaran dan pengambilan keputusan. Ini “menyiratkan bahwa apa yang dapat dipelajari mamalia dengan mudah, seekor burung tidak akan pernah belajar,” kata Güntürkün.

Pemikiran konvensional mulai berubah pada 1960 -an ketika Harvey Karten, seorang neuroanatomis muda di Massachusetts Institute of Technology, memetakan dan membandingkan sirkuit otak pada mamalia dan merpati, dan kemudian di burung hantu, ayam, dan burung lainnya. Apa yang dia temukan adalah kejutan: Daerah otak yang dianggap hanya terlibat dalam gerakan refleksif dibangun dari sirkuit saraf – masalah neuron yang saling berhubungan – yang menyerupai yang ditemukan dalam neokorteks mamalia. Wilayah ini di otak burung, punggung ventrikel dorsal (DVR), tampaknya sebanding dengan neokorteks; Itu tidak terlihat seperti itu.

Pada tahun 1969, Karten menulis “makalah yang sangat berpengaruh yang sepenuhnya mengubah diskusi di lapangan,” kata Maria Toschesyang mempelajari perkembangan otak vertebrata di Universitas Columbia. “Karyanya benar -benar revolusioner.” Dia menyimpulkan bahwa karena sirkuit unggas dan mamalia serupa, mereka diwarisi dari nenek moyang yang sama. Pemikiran itu mendominasi lapangan selama beberapa dekade, kata Güntürkün, mantan postdoc di lab Karten. Itu “memicu sangat menarik pada otak burung.”

Beberapa dekade kemudian, Luis Puelles, seorang ahli anatomi di Universitas Murcia di Spanyol, menarik kesimpulan yang berlawanan. Dengan membandingkan embrio pada berbagai tahap perkembangan, ia menemukan bahwa neokorteks mamalia dan DVR burung yang dikembangkan dari area yang berbeda dari pallium embrio – daerah otak yang dibagikan oleh semua vertebrata. Dia menyimpulkan bahwa struktur pasti telah berevolusi secara mandiri.

Karten dan Puelles “memberikan jawaban yang sangat berbeda untuk pertanyaan besar ini,” kata Tosches. Debat berlanjut selama beberapa dekade. Selama waktu ini, ahli biologi juga mulai menghargai kecerdasan burung, dimulai dengan studi mereka tentang Alex, burung beo abu -abu Afrika yang dapat menghitung dan mengidentifikasi objek. Mereka menyadari betapa cerdasnya burung.

Namun, tidak ada kelompok yang tampaknya ingin menyelesaikan perbedaan antara dua teori mereka tentang bagaimana pallium vertebrata berevolusi, menurut García-Moreno. “Tidak, mereka terus mengerjakan metode mereka sendiri,” katanya. Satu kamp terus membandingkan sirkuit pada otak vertebrata dewasa; Yang lain berfokus pada pengembangan embrionik.

Dalam studi baru, dia berkata, “Kami mencoba menyatukan semuanya.”

Sama tapi tidak sama

Dua studi baru, yang dilakukan oleh tim peneliti independen, mengandalkan alat kuat yang sama untuk mengidentifikasi jenis sel, yang dikenal sebagai sekuensing RNA sel tunggal. Teknik ini memungkinkan para peneliti membandingkan sirkuit neuron, seperti yang dilakukan Karten, tidak hanya pada otak orang dewasa tetapi juga melalui perkembangan embrionik, mengikuti puelles. Dengan cara ini, mereka dapat melihat di mana sel -sel mulai tumbuh di embrio dan di mana mereka berakhir pada hewan dewasa – perjalanan perkembangan yang dapat mengungkapkan jalur evolusi.

Untuk studi mereka, García-Moreno dan timnya ingin menonton bagaimana sirkuit otak berkembang. Menggunakan sekuensing RNA dan teknik lainnya, mereka melacak sel-sel di pallium ayam, tikus, dan tokek pada berbagai tahap embrionik untuk stempel waktu ketika berbagai jenis neuron dihasilkan dan di mana mereka matang.

Mereka menemukan bahwa sirkuit dewasa tampak sangat mirip dengan hewanseperti yang dicatat Karten dan yang lainnya, tetapi mereka dibangun secara berbeda, seperti yang ditemukan Puelles. Sirkuit yang menyusun neokorteks mamalia dan DVR burung dikembangkan pada waktu yang berbeda, dalam urutan yang berbeda, dan di berbagai daerah otak.

Pada saat yang sama, García-Moreno berkolaborasi dengan Zaremba dan rekan-rekannya di Universitas Heidelberg. Menggunakan sekuensing RNA, mereka menciptakan “atlas paling komprehensif dari burung pallium yang kita miliki,” kata Tosches, yang menulis Bagian Perspektif Terkait Diterbitkan dalam Sains. Dengan membandingkan pallium burung dengan pallium kadal dan tikus, mereka juga menemukan bahwa neokorteks dan DVR adalah dibangun dengan sirkuit yang sama— Namun, neuron yang menyusun sirkuit saraf itu berbeda.

“Bagaimana kita berakhir dengan sirkuit yang sama lebih fleksibel daripada yang saya harapkan,” kata Zaremba. “Anda dapat membangun sirkuit yang sama dari jenis sel yang berbeda.”

Zaremba dan timnya juga menemukan bahwa dalam pallium burung, neuron yang memulai pengembangan di berbagai daerah dapat menjadi matang ke jenis neuron yang sama pada orang dewasa. Ini didorong terhadap pandangan sebelumnya, yang menyatakan bahwa daerah yang berbeda dari embrio harus menghasilkan berbagai jenis neuron.

Pada mamalia, perkembangan otak mengikuti jalur intuitif: sel -sel di wilayah amigdala embrio pada awal perkembangan berakhir pada amigdala dewasa. Sel -sel di wilayah korteks embrio berakhir di korteks dewasa. Tetapi pada burung, “ada reorganisasi yang fantastis dari otak depan,” kata Güntürkün, itu adalah “tidak ada yang kami harapkan.”

Secara bersama -sama, penelitian ini memberikan bukti paling jelas bahwa burung dan mamalia secara independen berevolusi di daerah otak untuk kognisi yang kompleks. Mereka juga bergema Penelitian sebelumnya dari Tosches ‘Labyang menemukan bahwa neokorteks mamalia berevolusi secara independen dari DVR reptil.

Namun, tampaknya ada beberapa warisan dari leluhur yang sama. Dalam studi ketiga yang menggunakan pembelajaran mendalam, Kempynck dan rekan penulisnya Nikolai Hecker menemukan bahwa tikus, ayam, dan manusia Bagikan beberapa bentangan DNA Itu mempengaruhi perkembangan neokorteks atau DVR, menunjukkan bahwa alat genetik yang serupa sedang bekerja pada kedua jenis hewan. Dan seperti yang disarankan penelitian sebelumnya, kelompok -kelompok penelitian menemukan bahwa neuron penghambatan, atau mereka yang membungkam dan memodulasi sinyal saraf, dilestarikan di seluruh burung dan mamalia.

Namun, temuan ini belum sepenuhnya menyelesaikan debat Karten dan Puelles. Ide siapa yang lebih dekat dengan kebenaran? Tosches mengatakan bahwa Puelles benar, sementara Güntürkün mengira temuan itu lebih mencerminkan ide -ide Karten, meskipun sebagian akan menyenangkan Puelles. García-Moreno membagi perbedaan: “Keduanya benar; tidak ada dari mereka yang salah,” katanya.

Bagaimana Membangun Kecerdasan

Kecerdasan tidak datang dengan manual instruksi. Sulit untuk didefinisikan, tidak ada langkah ideal ke arahnya, dan tidak memiliki desain yang optimal, kata Tosches. Inovasi dapat terjadi di seluruh biologi hewan, baik dalam gen baru dan regulasi mereka, atau dalam jenis neuron baru, sirkuit, dan daerah otak. Tetapi inovasi serupa dapat berkembang berkali -kali secara mandiri – sebuah fenomena yang dikenal sebagai evolusi konvergen – dan ini terlihat di seluruh kehidupan.

“Salah satu alasan saya menyukai makalah ini adalah karena mereka benar -benar menyoroti banyak perbedaan,” kata Bradley Colquittseorang ahli saraf molekuler di UC Santa Cruz. “Ini memungkinkan Anda untuk mengatakan: Apa solusi saraf yang berbeda yang telah muncul dengan organisme ini untuk memecahkan masalah yang sama hidup di dunia yang kompleks dan mampu beradaptasi dalam lingkungan terestrial yang berubah dengan cepat?”

Gurita dan cumi-cumi, terlepas dari mamalia, mata seperti kamera yang berevolusi. Burung, kelelawar, dan serangga semua turun ke langit sendiri. Orang-orang kuno di Mesir dan Amerika Selatan secara independen membangun piramida-bentuk yang paling efisien secara struktural yang akan bertahan dalam ujian waktu, García-Moreno mengatakan: “Jika mereka membuat menara, itu akan jatuh. Jika mereka membuat dinding, itu tidak akan berhasil . “

Demikian pula, “ada derajat kebebasan terbatas di mana Anda dapat menghasilkan otak yang cerdas, setidaknya dalam vertebrata,” kata Tosches. Namun, melayang di luar ranah vertebrata, dan Anda dapat menghasilkan otak yang cerdas dengan banyak cara yang lebih aneh – dari perspektif kita. “Ini barat yang liar,” katanya. Gurita, misalnya, “Evolved Intelligence dengan cara yang sepenuhnya mandiri.” Struktur kognitif mereka tidak terlihat seperti kita, kecuali bahwa mereka dibangun dari jenis sel luas yang sama: neuron. Namun gurita telah ketahuan melakukan prestasi luar biasa seperti melarikan diri dari tangki akuarium, memecahkan teka -teki, membuka tutup botol dan membawa cangkang sebagai perisai.

Akan sangat menarik untuk mengetahui bagaimana gurita mengembangkan kecerdasan menggunakan struktur saraf yang benar -benar berbeda, kata Colquitt. Dengan begitu, dimungkinkan untuk menentukan batasan absolut pada intelijen yang berkembang di semua spesies hewan, bukan hanya vertebrata.

Temuan seperti itu pada akhirnya dapat mengungkapkan fitur bersama dari berbagai kecerdasan, kata Zaremba. Apa saja blok bangunan otak yang dapat berpikir kritis, menggunakan alat, atau membentuk ide -ide abstrak? Pemahaman itu dapat membantu dalam mencari kecerdasan luar angkasa – dan membantu meningkatkan kecerdasan buatan kita. Misalnya, cara kami berpikir saat ini menggunakan wawasan dari evolusi untuk meningkatkan AI sangat antroposentris. “Saya akan sangat penasaran untuk melihat apakah kita dapat membangun seperti kecerdasan buatan dari perspektif burung,” kata Kempynck. “Bagaimana seekor burung berpikir? Bisakah kita meniru itu?”

Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Berapa banyak majalah, publikasi editorial independen dari Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan penelitian dan tren matematika dan ilmu fisik dan kehidupan.