.jpg)
Magyar kutatók eredményei alapján a farkastól genetikailag távolabb álló, modern kutyafajták relatív agymérete nagyobb, mint az ősi, több ezer éves fajtáké. Az agyméret növekedése nem köthető a fajták szerepéhez, sem életmenet jellemzőkhöz, ezért feltehetően a városiasodó, komplexebb társas környezet hatása.
A ma ismert négyszáz kutyafajta viszonylag rövid idő alatt alakult ki és nagy változatosságot mutat, ezért kincsesbányát jelentenek azoknak a kutatóknak, akik a fajon belüli gyors változásokra kíváncsiak. Mivel az emberi agy kiemelkedően nagy a testmérethez viszonyítva, régóta érdekli a kutatókat, hogy az agyméretet milyen tényezők befolyásolják. A sokféle kutyafajta összehasonlítása segíthet megválaszolni néhány kérdést. Vajon összefüggésben van-e az agyméret azzal a feladattal, amire a fajtát kitenyésztették, van-e különbség például az ölebek és a vadászkutyák között? Vagy inkább a várható élettartam, az utódnevelés nehézségei állnak a háttérben? Amit biztosan tudunk, az az, hogy a gondolkodás, a kognitív folyamatok sok energiát igényelnek, a nagyobb agy fenntartása költséges. Garamszegi László Zsolt, az Ökológiai Kutatóközpont evolúcióbiológusa régóta foglalkozik az agyméret evolúciójával. "A háziasított állatok agya akár húsz százalékkal kisebb lehet, mint a vad őseiké. Ennek valószínűleg az az oka, hogy a domesztikált fajok élete egyszerűbb a vadon élő ősökéhez képest. A gazdák által nyújtott biztonságos környezetben nem kell ragadozók támadásaitól tartani és vadászni az élelemért, így nincs szükség az energetikailag költséges nagyméretű agy fenntartására és a felszabaduló energia másra fordítható, például több utód létrehozására, ami a háziállatoknál fontos szempont. De a különböző kutyafajták eltérő komplexitású társas környezetben élnek, illetve összetett feladatokat látnak el, amelyhez feltehetően nagy agyi kapacitásra van szükség. Ezért arra gondoltunk, hogy az agyra ható szelekciós nyomás a fajon belül változhat, és különbséget találunk majd a kutyafajták agymérete között az alapján, hogy milyen feladatot látnak el vagy mennyire távolodtak el genetikailag a farkastól."
A különböző kutyafajták agyméretével kapcsolatban ez az első, átfogó kutatás, melynek előkészítése több évtizedet vett igénybe. Csörgő Tibor, az ELTE Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszék főmunkatársa évtizedek óta gyűjt koponyákat. A koponyákról a kaposvári Medicopus Nonprofit Kft. CT felvételeket készített. Czeibert Kálmán állatorvos a CT képek alapján rekonstruálta az agyakat és megállapította azok pontos térfogatát. Ezt a felbecsülhetetlen értékű kollekciót egészítette ki az ELTE hét éve működő Kutya Agy és Szövetbankja, amely lehetővé tette, hogy a koponyafelvételek alapján számolt agytérfogatokat valódi agyak alapján ellenőrizhessék. Végül 865 egyedről, 159 kutyafajtáról sikerült adatot gyűjteni. A farkasokat 48 példány képviselte.
Az Evolution szaklapban publikált eredmények szerint a farkasok 31 kg-os átlagos testsúlyához 131 cm3-es agytérfogat társul. A hasonló súlycsoportba tartozó kutyák esetében az agytérfogat ennek csak körülbelül háromnegyede, vagyis hozzávetőlegesen 100 cm3. Ez megerősíti, hogy a háziasítás kutyák esetében is az agyméret csökkenésével járt. Az viszont meglepte a kutatókat, hogy minél távolabb esik egy kutyafajta a farkastól genetikailag, annál nagyobb a relatív agymérete. A várakozásokkal ellentétben viszont a fajták eredeti szerepe, az átlagos alomméret és várható élettartam független az agy méretétől.
"A kutyák háziasítása körülbelül huszonötezer éve kezdődött, de tízezer évig a kutyák és a farkasok küllemre nem különböztek. Sok ősi fajta, például a szánhúzó kutyák, ma is hasonlítanak a farkasokra. A letelepedés, a földművelés, pásztorkodás elterjedése és a vagyon felhalmozása viszont különböző feladatokat kínáltak a kutyáknak, szükség lett őr-, terelő-, vadászkutyákra, sőt ölebekre is. A ma ismert, küllemben nagyon karakteres fajták jelentős része azonban csak az ipari forradalom óta, főként az utóbbi két évszázadban alakult ki, amióta a kutyatenyésztés egyfajta hobbivá vált." - mondja Kubinyi Enikő, az ELTE Etológia tanszék főmunkatársa. "Az eredmények azt mutatják, hogy a modern kutyafajták tenyésztése az agyméret növekedésével járt az ősi fajtákhoz képest. Ezt nem tudtuk a fajták feladataival vagy élettörténeti jellemzőkkel megmagyarázni, ezért csak találgatunk az okokról. Talán a komplexebb társas környezet, a városiasodás, a több szabályhoz, elváráshoz való alkalmazkodás okozta ezt a változást, ami minden modern fajtát érint." Ezt alátámasztják azok a kutatások is, amelyek szerint az önállóságukról híres ősi fajták kevésbé követik az emberi mutatást és kevesebbet ugatnak, tehát a vizuális és akusztikus kommunikációjuk is eltér a modern fajtákétól.
Kép: Magyar vizsla koponyája és 3D-s agyi modellje CT-felvételsorozat alapján (készítette: Czeibert Kálmán)
Eredeti cikk: László Zsolt Garamszegi, Enikő Kubinyi, Kálmán Czeibert, Gergely Nagy, Tibor Csörgő, Niclas Kolm, Evolution of relative brain size in dogs – no effects of selection for breed function, litter size or longevity, Evolution, 2023, qpad063, https://doi.org/10.1093/evolut/qpad063
Támogatók: A kutatást a Magyar Tudományos Akadémia támogatta (MTA-ELTE Lendület Társállat Kutatócsoport, PH1404/21 és Nemzeti agykutatási Program, NAP2022-I-3/2022), valamint az NKFIH (2019-2.1.11-TÉT-2020-00109) és a Swedish Research Council (2021-04476).
THE BRAINS OF MODERN DOG BREEDS ARE LARGER THAN THOSE OF ANCIENT BREEDS
Modern dog breeds that are genetically more distant from wolves have a relatively larger brain size compared to ancient breeds that are thousands of years old, according to the findings of Hungarian and Swedish researchers. The increase in brain size cannot be attributed to the roles or life history characteristics of the breeds, suggesting that it is likely influenced by urbanization and a more complex social environment.
Even today, the known four hundred dog breeds have developed relatively quickly and exhibit great diversity, making them a treasure trove for researchers interested in rapid changes within a species. Given that the human brain is exceptionally large relative to body size, scientists have long been intrigued by the factors that influence brain size. Comparing the various dog breeds can help answer some questions. Is there a correlation between brain size and the specific tasks for which a breed was bred? Are there differences, for example, between lap dogs and hunting dogs? Or is it more influenced by life expectancy and the challenges of offspring rearing? What we know for certain is that thinking and cognitive processes require a lot of energy, and maintaining a larger brain is costly. László Zsolt Garamszegi, an evolutionary biologist at the Ecological Research Centre in Hungary, has been studying the evolution of brain size for a long time. "The brains of domesticated animals can be up to twenty percent smaller than those of their wild ancestors. The likely reason for this is that the lives of domesticated species are simpler compared to those of their wild counterparts. In the safe environment provided by humans, there is no need to avoid predator attacks or hunt for food. Therefore, there is no need to sustain the energetically costly large brain, and the freed-up energy can be directed towards other purposes, such as producing more offspring, which is important for domesticated animals.” Niclas Kolm, at Stockholm University, focuses on brain evolution and the link between variation in brain morphology and behaviour. “Different dog breeds live in varying levels of social complexity and perform complex tasks, which likely require a larger brain capacity. Therefore, we hypothesize that the selective pressures on the brain can vary within the dog, and we may find differences in brain size among breeds based on the tasks they perform or their genetic distance from wolves."
This is the first comprehensive study regarding the brain size of different dog breeds, and its preparation took several decades. Tibor Csörgő, a senior research fellow at the Department of Anatomy, Cell and Developmental Biology at Eötvös Loránd University (ELTE), has been collecting skulls for decades. CT scans of the skulls were performed by Medicopus Nonprofit Ltd. in Kaposvár. Based on the CT images, veterinarian Kálmán Czeibert reconstructed the brains and determined their exact volume. This invaluable collection was complemented by the Canine Brain and Tissue Bank, operated by ELTE for the past seven years, which enabled the verification of brain volumes calculated from skull images using actual brains. In the end, data was gathered from 865 individuals representing 159 dog breeds, with 48 specimens representing wolves.
According to the results published in the journal Evolution, wolves have an average brain volume of 131 cm3, associated with an average body weight of 31 kg. In the case of dogs in a similar weight category, the brain volume is only about three-quarters of that, approximately 100 cm3. This confirms that domestication has also led to a decrease in brain size in dogs. However, what surprised researchers is that the further a dog breed is genetically distant from wolves, the larger its relative brain size becomes. Contrary to expectations, the original role of the breeds, average litter size, and life expectancy are independent of brain size.
"The domestication of dogs began approximately twenty-five thousand years ago, but for ten thousand years, dogs and wolves did not differ in appearance. Many ancient breeds, such as sled dogs, still resemble wolves today. However, the transition to settlement, agriculture, pastoralism, and the accumulation of wealth offered various tasks for dogs, requiring guard dogs, herding dogs, hunting dogs, and even lap dogs. However, a significant portion of the distinct-looking breeds known today has only emerged since the industrial revolution, primarily in the last two centuries, as dog breeding has become a kind of hobby," says Enikő Kubinyi, a senior research fellow at the Department of Ethology at ELTE. "The results show that the breeding of modern dog breeds has been accompanied by an increase in brain size compared to ancient breeds. We couldn't explain this based on the tasks or life history characteristics of the breeds, so we can only speculate about the reasons. Perhaps the more complex social environment, urbanization, and adaptation to more rules and expectations have caused this change, affecting all modern breeds." These findings are supported by research indicating that ancient breeds known for their independence are less attentive to human cues and bark less, thus exhibiting differences in visual and acoustic communication compared to modern breeds.
.jpg)
The skull of a Hungarian vizsla and the 3D model of the brain in it based on high-resolution CT-scanning (made by Kálmán Czeibert)
Funding: The study was supported by the Hungarian Academy of Sciences via a grant to the MTA-ELTE Lendület "Momentum" Companion Animal Research Group (grant no. PH1404/21) and National Brain Programme 3.0 (NAP2022-I-3/2022), and by the National Research, Development and Innovation Office (grant no. 2019-2.1.11-TÉT-2020-00109) and Swedish Research Council (grant no. 2021-04476).
Original publication: László Zsolt Garamszegi, Enikő Kubinyi, Kálmán Czeibert, Gergely Nagy, Tibor Csörgő, Niclas Kolm, Evolution of relative brain size in dogs – no effects of selection for breed function, litter size or longevity, Evolution, 2023, qpad063, https://doi.org/10.1093/evolut/qpad063
