Det har länge ansetts att hjärnstorleken hos antropoida primater - en mångfaldig grupp av moderna och utdöda apor, människor, och deras närmaste släktingar – ökade gradvis med tiden. Ny forskning på en av de äldsta och mest kompletta fossila primatskallarna från Sydamerika visar istället att mönstret för hjärnans utveckling i denna grupp var mycket mer rutigt. Studien, publiceras idag i tidskriften Vetenskapens framsteg och leds av forskare från American Museum of Natural History, kinesiska vetenskapsakademin, och University of California Santa Barbara, tyder på att hjärnan förstorades upprepade gånger och oberoende under loppet av antropoid historia, och var mer komplex i vissa tidiga medlemmar av gruppen än vad som tidigare känts igen.

"Människor har exceptionellt förstorade hjärnor, men vi vet väldigt lite om hur långt tillbaka denna nyckelegenskap började utvecklas, " sa huvudförfattaren Xijun Ni, en forskarassistent vid museet och en forskare vid den kinesiska vetenskapsakademin. "Detta beror delvis på bristen på välbevarade fossila dödskallar från mycket äldre släktingar."

Som en del av ett långsiktigt samarbete med John Flynn, museets frik-kurator för fossila däggdjur, Ni ledde en detaljerad studie av ett exceptionellt 20 miljoner år gammalt antropoid fossil som upptäcktes högt i Anderna i Chile, skallen och enda kända exemplar av Chilecebus carrascoensis .

"Genom mer än tre decennier av partnerskap och nära samarbete med Chiles nationalmuseum, vi har återvunnit många anmärkningsvärda nya fossil från oväntade platser i Andernas karga vulkaniska terräng, sa Flynn. Chilecebus är ett av dessa sällsynta och verkligt spektakulära fossiler, avslöjar nya insikter och överraskande slutsatser varje gång nya analytiska metoder används för att studera det."

Tidigare forskning av Flynn, Ni, och deras kollegor på Chilecebus gav en ungefärlig uppfattning om djurets encefalisering, eller hjärnans storlek i förhållande till kroppsstorleken. En hög encefaliseringskvot (EQ) betyder en stor hjärna för ett djur av en given kroppsstorlek. De flesta primater har höga EQ-värden i förhållande till andra däggdjur, även om vissa primater – särskilt människor och deras närmaste släktingar – har ännu högre EQ än andra. Den senaste studien tar denna förståelse ett steg längre, illustrerar mönstren över det bredare antropoida släktträdet. Den resulterande "PEQ" - eller fylogenetisk encefaliseringskvot, att korrigera för effekterna av nära evolutionära relationer — för Chilecebus är relativt liten, vid 0,79. De flesta levande apor, i jämförelse, har PEQ:er från 0,86 till 3,39, med människor som kommer in vid en extraordinär 13.46 och har utökade hjärnstorlekar dramatiskt även jämfört med närmaste släktingar. Med detta nya ramverk, forskarna bekräftade att hjärnförstoring inträffade upprepade gånger och oberoende i antropoid evolution, i både nya och gamla världens linjer, med enstaka minskningar i storlek.

Högupplöst röntgendatortomografi (CT) skanning och 3-D digital rekonstruktion av insidan av Chilecebus ' skallen gav forskargruppen nya insikter i hjärnans anatomi. Hos moderna primater, storleken på syn- och luktcentra i hjärnan är negativt korrelerade, återspeglar en potentiell evolutionär "avvägning, " vilket betyder att visuellt akuta primater vanligtvis har svagare luktsinne. Överraskande nog, forskarna upptäckte att en liten olfaktorisk glödlampa i Chilecebus motverkades inte av ett förstärkt visuellt system. Detta fynd indikerar att i primats evolution var de visuella och luktsystemen mycket mindre tätt kopplade än vad som allmänt antogs.

Andra fynd:Storleken på öppningen för synnerven tyder på det Chilecebus var dygn. Också, hjärnans invikande (sulcus) mönster av Chilecebus , även om det är mycket enklare än hos de flesta moderna antropoider, besitter minst sju par sulkala spår och är förvånansvärt komplext för en sådan uråldrig primat.

"Under sin episka resa på Beagle, Charles Darwin utforskade mynningen av kanjonen där Chilecebus upptäcktes 160 år senare. Stängs ut från den högre cordilleran av vintersnö, Darwin inspirerades av "scener av högsta intresse" som hans vy presenterade. Detta utsökta fossil, hittade bara några kilometer öster om där Darwin stod, skulle ha gjort honom glad, " sa medförfattaren André Wyss från University of California Santa Barbara.