Et kjennetegn ved deg som menneske er din utrolig store hjerne.

Sett i forhold til kroppens størrelse bærer du rundt på en av de største hjernene i dyreriket, og i løpet av sju millioner år har den blitt tre-fire ganger større.

Det er takket være hjernens imponerende størrelse at du kan forutsi konsekvensen av handlingene dine, forme naturen og være en del av et teknologisk avansert samfunn.

– Mange vet at menneskehjernen har blitt større i løpet av evolusjonen, men faktisk er hjernene våre i dag er mindre enn de var hos noen av forfedrene våre, sier Jeremy DeSilva, som er førsteamanuensis ved Department of Antropology ved Darthmouth College i USA.

Hjernene våre ble mindre for om lag 3.000 år siden, ifølge en ny studie i Frontiers in Ecology and Evolution som DeSilva er hovedforsker bak. Det betyr at forfedrene dine, som levde under den siste istiden, faktisk hadde større hjerne enn deg.

Hjernens skrumping er nytt territorium

Høres det ut som et nederlag at hjernen din er mindre enn hos fortidsmenneskene som levde i huler under Weichsel-istiden mellom år 115.000 og 9.600 f.Kr.?

Du skal ikke være altfor fornærmet. Det er også nytt for evolusjonsforskere at menneskehjernen – ifølge den nye studien – ser ut til å har skrumpet så nylig.

– Det er en veldig ny kjensgjerning at menneskehjernen har blitt mindre. Det er først nylig vi har fått hatt adgang til nok forhistoriske menneskekranier eller avansert nok teknologi til å følge hjernens evolusjonære utvikling så detaljert, sier Guojie Zhang som forsker på gener, evolusjon og atferdsgenetikk ved Københavns Universitet.

– Forskerne har funnet ut at reduksjonen har skjedd senere enn vi har trodd fordi de har hatt adgang til mye mer data enn tidligere, fortsetter Zhang.

Hvorfor hjernen har skrumpet er en gåte for antropologer og evolusjonsbiologer, men i den nye studien gjør forskerne sitt for å kaste lys over mysteriet.

Slik måler du en eldgammel hjerne

Men kan forskerne vite hvor stor en 3.000 år gammel hjerne har vært?

Kjøtt og fettvev råtner vanligvis helt vekk i løpet av et års tid. Derfor tar forskere til takke med å måle hvor mye plass det er inne i kraniet.

Forskere har målt størrelsen på 985 fossile kranier fra fortidsmennesker og menneskeaper som har gått omkring på jorden i de siste 10 millioner årene, og satt dem inn i noe som kalles en changepoint-analyse.

Det gjør at et dataprogram kunne finne tre tidspunkt der hjernen har endret seg: To der den har blitt større og en der den har blitt mindre.

Fra sjimpansehjerne til superdatamaskin

Hva er egentlig forklaringen på at menneskehjernen ble mindre for omkring 3.000 år siden?

Før du får forskernes nye teori om det, skal vi se på hva som har gjort at menneskehjernen andre ganger har blitt større.

Arkeologer har nemlig lenge vært enige om at den har vokst i to omganger:

• For 2,5 millioner år siden (forskerne som står bak den nye studien, flytter det til 2,1 millioner år)
• For en halv million år siden (forskerne bak den nye studien, flytter det til 1,5 millioner år)

Den første gangen var noenlunde samtidig med at mennesket og apenes utviklingslinjer delte seg, med Homo-slekten av neandertalere og andre fortidsmennesker.

– For om lag 2,5 millioner år siden begynte hjernen å utvikle seg annerledes enn hos våre nærmeste slektninger, sjimpanser og gorillaer, sier evolusjonsforsker Peter K.A. Jensen, som er førsteamanuensis emeritus ved Aarhus Universitet.

– Før det lignet vi mer sjimpanser enn mennesker, selv om vi gikk oppreist. Vi hadde omtrent like stor hjerner som sjimpanser, oppførte oss som dem sjimpanser og spiste vegetarisk, forteller Jensen.

Hjernen vokste opp i et tøft miljø

Perioden der dine forfedres hjerner vokste for første gang, kalles tidligere pleistocen og strakte seg fra for 2,6 millioner til 11 500 år siden.

Det var en tid der istiden gjorde klimaet bitende kald og maten sparsom. Som om det ikke var nok, måtte forfedrene dine passe seg for flere tonn tunge mammuter og dødelige sabeltigere.

Det kan virke som et under at menneskehjernen kunne utvikle seg under så tøffe forhold. Men disse forholdene lærte fortidsmenneskene å lage og bruke kniver av stein, og det kan være årsaken til at hjernen vokste fra 400 til 800 kubikkcentimeter i denne perioden.

– Steinredskapene var avgjørende, for de åpnet et vindu til en ny type mat – kjøtt. Det var virkelig en markant endring av kostholdet som var en forutsetning for at hjernen kunne utvikle seg, sier Jensen.

– Problemet med hjernen er at den er et energisluk. Hjernen bruker om lag 25 prosent av den energien vi får i oss, og kan ikke lagre energi. Så for å kunne vedlikeholde vår komplekse hjerne, må vi få i oss mye kalorier og proteiner, sier han.

På samme måte som du føler deg trøtt og sløv hvis du glemmer å spise fordi hjernen mangler næring, tror arkeologer at hjernen vokste fordi det kom noen mer næringsrike retter på menyen.

Utviklet seg med maten

Hjernens størrelse tok sitt andre hopp for mellom halvannen og en halv million år siden. Hvorfor skjedde det?

Igjen har det å gjøre med matvaner.

– Arkeologiske funn tyder på at mennesket begynte å jage storvilt som mammuter og ville hester på denne tiden. Men den viktigste grunnen til hjernens vekst er nok at vi systematisk begynte å tilberede mat over ild. Det endret sammensetningen av elementer i kostholdet slik at vi kunne trekke enda flere kalorier og mer næring ut av den, sier Jensen.

Teorien om at evnen til å tilberede mat over bål ga menneskehjernen næring til å vokse, gir god mening. Bare tenk på forskjellen mellom en rå potet og en som er bakt.

Men faktisk er det første tegnet på at mennesker kunne temme ild, fra Wonderwerk-hulen i Sør-Afrika, bare 1 million år eldre.

Andre funn tyder på at fortidsmenneskene behersket ilden enda tidligere, men det er ingen klare beviser på at forfedrene dine kunne lage ild like tidlig som da menneskehjernen begynte å vokse for andre gang.

– Det vi kan være ganske sikre på, er at bruk av ild ble vanlig og var utbredt for omkring en halv million år siden, og dette er antagelig en viktig årsak til hjernens vekstspurt i samme periode, mener Jensen.

Hvorfor ble hjernen mindre?

Men hva fikk hjernen til å skrumpe for rundt 3.000 år siden?

Forskerne som står bak den nye studien, har en interessant teori.

– Forskerne foreslår at ekspansjonen av hjernene våre var nyttig for å overleve i det tøffe miljøet. Men fordi vi mennesker har blitt så sosialt avansert, tror de at vi har fått en mindre hjerne, sier Guojie Zhang.

– I dag lever vi i store grupper der vi deler kunnskap og teknikker. Det kan redusere behovet for å klare alt selv. Du kan si at den kollektive intelligensen kompenserer for hjernestørrelsen, fortsetter han.

Hjernene våre kan altså ha blitt mindre fordi vi ikke trenger å vite og kunne det samme, mener forskerne.

Du trenger ikke å vite hvordan man bygger et hus. Håndverkere vet alt om isolering og våtromssikring.

Til gjengjeld har du sikkert en annen kompetanse som andre i samfunnet ikke trenger å bry hjernene sine med.

Teori fra uventet hold

Det finnes andre dyr som, akkurat som oss, lever i store og avanserte nettverk der man deler kunnskap og spesialiserer seg på bestemte oppgaver: Maur.

Og det er faktisk maur som har gitt forskerne teorien om hvorfor hjernene våre ble mindre for 3.000 år siden.

Forskerne har skannet de om lag 0,2 millimeter store hjernene til arbeidsmaur og funnet at de er ekstra små i tuer med mye kunnskapsdeling eller mange individer med veldig spesialiserte evner.

De mener det samme kan være tilfellet hos oss mennesker.

En maurtue minner om samfunnet vårt

Metoden får ros fra Guojie Zhang, som selv bruker maurmodeller til å studere menneskehjernen.

– Det er en attraktiv teori, for selv om mennesker og maur har veldig ulike nervesystemer, har vi det til felles at vi lever i store og komplekse fellesskap der individer kan spesialisere seg på ulike oppgaver, sier Zhang.

Men er ikke mennesker og maur for ulike til at man kan bruke maur til å forklare menneskets utvikling?

– Det er selvfølgelig stor forskjell også. Menneskers atferd er påvirket av religion, lover og det sosiale miljøet, mens maurhjerner utelukkende er styrt av biologi. Alle menneskehjerner er noenlunde like, mens maurhjerner er veldig ulike alt etter om det er snakk om en dronning eller en arbeidsmaur. Så maur hjelper oss med å danne teorier om menneskehjernen, men det er ikke noe bevis i seg selv, sier Zhang.

Den nye studiens hovedforsker er enig med Zhang i at teorien ikke en fasit med to streker under.

– Det er likheter blant alle levende organismer på jorden, og noen ganger hjelper det å se på et problem fra en helt ny vinkel. Selvfølgelig er det mulig at maur ikke utgjør en optimal modell til å forstå hjernereduksjoner i mennesker. Derfor ser vi fram til at hypotesen vår blir testet når mer data blir tilgjengelig, sier Jeremy DeSilva.

Det kan også være en annen forklaring

En som er litt mer skeptisk til maurteorien, er Peter K.A. Jensen. Det er en annen forklaring som er mer nærliggende, mener han.

– Neandertalere hadde en større hjerne enn oss, og det henger nok sammen med hele kroppen var større. De veide i gjennomsnitt 25 prosent mer enn de menneskene som levde samtidig, og det er en tett sammenheng mellom hjernestørrelsen og kroppen. Senere har vi blitt spinklere, og i den prosessen har det skjedd en reduksjon av kraniet og dermed sannsynligvis også hjernens størrelse, sier han.

– Den underliggende teorien i studien er at det har vært en fordel med en mindre hjerne fordi den bruker mindre energi, men så enkelt er det ikke. Mengden energi er avhengig av kompleksiteten av hjernens nettverk – ikke bare størrelsen, sier han.

Faktisk kan man ifølge Jensen sammenligne hjernens utvikling litt med en mobiltelefon.

Da de første mobiltelefonene ble funnet opp, var de kjempestore. Gradvis ble de mindre i størrelsen, men mye mer energikrevende. Størrelsen henger altså ikke sammen med energiforbruket.

På samme måte er ikke kognitive evner, intelligens og energiforbruk koblet direkte til størrelse. Det er antallet synapser – forbindelser mellom nerveceller i hjernen – som betyr mest.

Vi har sannsynligvis fått flere forbindelser i hjernen, selv om det ikke er sikkert, mener han.

Ikke noe endelig svar

Så hvorfor ble menneskehjernen mindre for om lag 3.000 år siden?

Svaret må komme når arkeologer en dag får tilstrekkelig avansert teknologi til å gjenskape en forhistorisk hjerne i detalj.

Frem til da må de blant annet studere maur.

Referanse:

Jeremy M. DeSilva mfl.: When and Why Did Human Brains Decrease in Size? A New Change-Point Analysis and Insights From Brain Evolution in Ants. Frontiers in Ecology and Evolution, 2021. DOI: 10.3389/fevo.2021.742639

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.