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为什么章鱼的腕足不会打结?

巴西世界杯已进入一个月倒计时。还记得上届南非世界杯给你留下精彩印象的事物吗?不绝于耳的呜呜祖拉、天后夏奇拉的性感身姿,当然,还有大名鼎鼎的章鱼哥保罗——章鱼哥通过对印有2个不同国旗的食槽中的贝壳进行选择性取食,来进行“预测”,并在世界杯上8次预测胜负全部命中,可谓博彩界的方向标、章鱼界的预言家、足球界的偶像派。

章鱼保罗。willpress.blogspot.com

如今章鱼哥已经仙逝,但科学家们对章鱼这种神奇生物的研究还在继续。这一次,来自耶路撒冷希伯来大学的本雅明·霍奇纳(Benyamin Hochner)研究团队探究的是一个脑洞大开的问题:为什么章鱼的腕足不会打结?研究者特别针对章鱼的腕足吸盘进行了相关研究,结果发表在5月15日的《当代生物学》(Current Biology)上。

霍奇纳和他的同事们已对章鱼的运动系统进行了多年的研究。有趣的是,大部分的情况下,章鱼们其实并不“知道”它们的腕足在哪里,也就是说,章鱼的运动并不完全由脑中的运动神经中枢控制。

“我们人类的运动控制由脑中相对固定的运动和感知系统来完成,这个系统就像是一个地图,我们身体的各个部分都有相应的坐标。”霍奇纳对果壳网说:“但是对章鱼而言,这样相对简单的控制系统却是不现实的,因为它们的腕足太长而且弹性很大,这就给章鱼的运动赋予了无限的自由度——每条腕足都可以在任意的位点向任意的方向弯曲。”

为了解决这一问题,章鱼把一部分的运动控制任务“下发”给了各个腕足中的外周神经,使它们的腕足“高度自治”。而脑只负责发布一个简单的命令——如抓握、探路等,并通过一个相对简化的控制程序把这一命令发布给各个腕足,最终由腕足自我控制完成任务。这意味着,章鱼哥保罗虽然不能控制运动的细节,但是选择国旗进行“预测”这个大方向确实是它控制完成的。

霍奇纳特别关注了腕足的吸盘:这些吸盘会吸在几乎任何物体上,但是却并不会吸在自己身上。为什么这些腕足能够“自我识别”呢?霍奇纳首先用被斩下来的离体腕足进行实验,这些腕足离体后还能保持一个小时以上的活性。

结果显示,离体腕足不会进行自我吸附,但是却会吸附在被剥皮的腕足上。研究者也发现,它们会吸附在空的培养皿上,但是如果培养皿上覆盖了被剥下来的章鱼皮肤,则不会发生吸附现象。这些证据提示,参与章鱼自我识别的化合物可能存在于章鱼的表皮上,霍奇纳进一步进行了表皮成分粗提取实验,发现己烷萃取的粗提物引发了最大程度的吸附抑制,但是具体是哪一种化合物现在还尚不清楚。

章鱼面对自己被截下的腕足时,表现出与对待其他食物时不同的试探行为。视频来源:Current Biology, Nesher et al.

随后,霍奇纳进一步选用了一类同类相食的真蛸章鱼(Octopus vulgaris)进行了在体实验。当真蛸遇到一条离体腕足时,情况会相对复杂——它们有时也会抓握离体腕足,并试图食用它。但是如果这条腕足是从其自身斩下,那么其抓握的倾向会明显低于抓握不明腕足的倾向,相应的进食倾向结果也一致。这意味着章鱼确实存在着某种自我识别机制,然而,在目前的研究中,这一机制也没有得到充分阐释。

霍奇纳和他的同事们认为,这种自我识别机制或将应用到机器人科学中。霍奇纳在接受果壳网采访时表示:“对于那些可以变换形态的‘软体’机器人来说——比如投放到人体中进行医疗操作的机器人——有效的自我识别机制可以帮助这些机器人更加灵活而且无失误地完成‘变身’,以适应复杂的外在环境。”或许在未来的某一天,超微型医疗机器人在人体内灵活游走、“腕到病除”的时候,我们还会记起章鱼同志为科学断腕的英雄事迹。

信息来源:EurekAlert!

文章题图:shutterstock友情提供

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发布于2014-05-16, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Lucorta92

生物医学博士后

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