灵长类脑容量演化新解：亲代投资驱动幼体存活率提升的适应性优势

（编辑推荐）本研究通过18种灵长类野外种群数据，首次揭示脑容量（brain mass）与幼体存活率（SA）的强正相关性，提出亲代抚育（parental provisioning）通过降低早期死亡率抵消了延迟繁殖（AFR）的代价，为脑容量演化的适应性机制提供了关键证据。

　　

引言

灵长类脑容量的演化长期存在适应性争议。尽管大脑是单位重量能耗最高的器官，其体积在哺乳动物中仍呈现数量级差异。传统观点认为脑容量扩增伴随双重代价：通过延长发育时间延迟首次繁殖年龄（AFR），以及因新生儿体型增大导致繁殖分配减少。然而，成年存活率提升带来的寿命延长（约0.2 SD）难以抵消这些代价，使得最大脑容量物种的种群增长率（r_max）濒临零值，暗示演化困境。

本研究提出突破性假说：脑容量通过亲代保护与供给显著提高幼体存活率（S_A），可能是抵消演化成本的关键机制。这一假说得到跨物种比较的支持——脑容量扩张与亲代抚育的共演化现象在鸟类和哺乳类中广泛存在。

方法

研究团队整合18种野生灵长类的长期生态数据，聚焦非投喂、无狩猎干扰的自然种群。采用系统发育广义最小二乘法（PGLS）和路径分析（PPA），控制体重与AFR的共线性干扰，重点分析：

1. 1.

   绝对脑容量与残差脑容量（控制体重后）对S_A的影响

2. 2.

   首年存活率（S₁）以排除AFR时长干扰

3. 3.

   多模型比对验证因果结构

结果

关键发现包括：

1. 1.

   脑容量的主导作用：残差脑容量每增加1 SD，S_A提升0.774 SD（p<0.001），效应量是体重（0.468 SD）的1.6倍。该效应在出生首年（S₁）即显现（β=0.614, p=0.003），排除AFR时长干扰。

2. 2.

   体重双刃剑：虽然较大体型降低被捕食风险，但其与AFR的正相关可能间接抑制存活率。但在最优模型中，体重独立呈现正向效应。

3. 3.

   路径分析验证：系统发育路径模型（CICc最优）确认脑容量对S_A的直接效应（β=0.68），而AFR无显著影响。

讨论

机制解释：亲代通过三重行为提升后代存活：

• •

  物理保护（如集群警戒、报警行为）

• •

  能量供给（降低幼体觅食风险）

• •

  技能传授（延长学习窗口期）

理论突破：该发现为"脑容量-生命史"悖论提供新解：

1. 1.

   抵消了延迟繁殖的代价，使净繁殖率（R₀）可能维持正值

2. 2.

   解释了脑容量物种的种群稳定性（如更低灭绝风险）

争议辨析：针对"母体存活延长假说"（Zipple et al. 2024），研究发现脑容量对S_A的预测力显著强于成年寿命（p<0.001），暗示两者可能是协同而非竞争机制。

类群特异性：该效应在高度脑化的灵长类中显著，但在缺乏亲代抚育的变温动物（如多数鱼类、爬行类）中可能不适用，这解释了为何后者的脑容量演化受限。

展望

未来研究需扩展至：

1. 1.

   非灵长类哺乳动物及鸟类验证普适性

2. 2.

   量化亲代行为（如警戒时间、投喂频率）与脑容量的定量关系

3. 3.

   结合能量分配模型解析脑容量演化的净适合度收益

这项研究为理解脊椎动物脑容量演化的选择压力开辟了新维度，强调亲代投资在塑造认知能力中的核心作用。