接觸杯子的章魚。圖片來(lái)源：Lena van Giesen

章魚捕捉了人類數(shù)百年來(lái)的想象力，啟發(fā)了斯堪的納維亞海妖傳說(shuō)到電視的“海底航行”，以及最近威脅不大的Netflix“我的章魚老師”。憑借其八個(gè)吸盤覆蓋的觸手，它們的外觀非常獨(dú)特，并且能夠利用這些附件觸碰并品嘗食物，同時(shí)覓食進(jìn)一步使其與眾不同。

實(shí)際上，數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家一直想知道這些臂，或者更確切地說(shuō)是它們上的吸盤如何工作，從而促使人們對(duì)生物力學(xué)進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。但是很少有人研究分子水平上的變化。在一份新報(bào)告中，哈佛大學(xué)的研究人員瞥見(jiàn)了章魚手臂中的神經(jīng)系統(tǒng)（很大程度上獨(dú)立于中央大腦的運(yùn)作）如何管理這一壯舉。

這項(xiàng)工作于周四在Cell上發(fā)表。

科學(xué)家在吸盤內(nèi)的第一層細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新穎的傳感器家族，這些傳感器可以反應(yīng)并檢測(cè)在水中不能很好溶解的分子。研究表明，這些被稱為趨化感受器的傳感器使用這些分子來(lái)幫助動(dòng)物弄清它所觸摸的物體以及該物體是否是獵物。

分子和細(xì)胞生物學(xué)助理教授尼古拉斯·貝洛諾（Nicholas Bellono）表示：“我們認(rèn)為，由于這些分子不能很好地溶解，因此可以在章魚的獵物和（無(wú)論動(dòng)物接觸到的）表面上發(fā)現(xiàn)它們�！备呒�(jí)作者。“所以，當(dāng)章魚碰到巖石而不是螃蟹時(shí)，現(xiàn)在它的手臂知道了，'好吧，我在碰螃蟹，因?yàn)槲抑�道不僅有碰觸，而且還有這種味道�！�

接觸杯子的章魚。圖片來(lái)源：Lena van Giesen

此外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)受體的反應(yīng)以及它們隨后傳遞給細(xì)胞和神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)具有多樣性。

貝羅諾說(shuō)：“我們認(rèn)為這很重要，因?yàn)樗�可以�?jiǎn)化章魚的感覺(jué)，并利用半自主的手臂神經(jīng)系統(tǒng)處理復(fù)雜的信號(hào)來(lái)處理一系列信號(hào)�！�

科學(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究可以幫助發(fā)現(xiàn)其他頭足類動(dòng)物（也包括魷魚和烏賊）的無(wú)脊椎動(dòng)物家族中類似的受體系統(tǒng)。希望是確定這些系統(tǒng)如何在分子水平上起作用，并回答一些有關(guān)這些生物如何適應(yīng)環(huán)境的能力而尚未探索的問(wèn)題。

貝羅諾實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員莉娜·范·吉森說(shuō)：“對(duì)海洋的趨化性行為知之甚少，并且以該受體家族為模型系統(tǒng)，我們現(xiàn)在可以研究哪些信號(hào)對(duì)動(dòng)物很重要以及如何對(duì)其進(jìn)行編碼�！辈⑹钦撐牡闹饕�作者。這些對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)化和信號(hào)編碼的見(jiàn)解遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了頭足類動(dòng)物�！�

除吉森外，該實(shí)驗(yàn)室的其他合著者還包括動(dòng)物技術(shù)員Peter B. Kilian和博士后研究員Corey AH Allard。

基利安說(shuō)：“他們?yōu)榻鉀Q環(huán)境中的問(wèn)題而制定的策略對(duì)他們來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的，這激發(fā)了科學(xué)家和非科學(xué)家的極大興趣�！� 人們被章魚和其他頭足類動(dòng)物吸引，因?yàn)樗鼈兣c大多數(shù)其他動(dòng)物有很大的不同�！�

研究小組著手揭示受體如何感知化學(xué)物質(zhì)并檢測(cè)它們接觸的信號(hào)，例如蝸牛周圍的觸手，以幫助它們做出選擇。

章魚的手臂獨(dú)特而復(fù)雜。章魚的神經(jīng)元約三分之二位于它們的手臂中。由于手臂部分獨(dú)立于大腦運(yùn)作，因此如果手臂被切斷，手臂仍可以伸手，識(shí)別并抓住物品。

該團(tuán)隊(duì)首先確定吸盤中的哪些細(xì)胞實(shí)際進(jìn)行了檢測(cè)。在分離并克隆了接觸和化學(xué)受體后，他們將它們插入青蛙卵和人類細(xì)胞系中，以研究其分離功能。青蛙或人類細(xì)胞中不存在這些受體，因此這些細(xì)胞在本質(zhì)上就像封閉的血管一樣，用于研究這些受體。

然后，研究人員將這些細(xì)胞暴露于分子中，例如章魚獵物的提取物以及已知與這些受體發(fā)生反應(yīng)的其他物品。一些測(cè)試對(duì)象是水溶性的，如鹽，糖，氨基酸；其他的則不能很好地溶解，并且通常不會(huì)被水生動(dòng)物所關(guān)注。令人驚訝地，僅難溶性分子激活受體。

研究人員在吸盤內(nèi)部的第一層細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新穎的傳感器家族，這些傳感器可以反應(yīng)并檢測(cè)在水中不能很好溶解的分子。圖片來(lái)源：Lena van Giesen

然后，研究人員回到實(shí)驗(yàn)室中的章魚，看看他們是否也通過(guò)將同樣的提取物放在它們的水箱地板上來(lái)對(duì)這些分子做出反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)章魚受體唯一能響應(yīng)的氣味是一類非溶解性天然化學(xué)物質(zhì)，即萜類分子。

貝羅諾說(shuō)：“章魚只對(duì)地板上注入了該分子的那部分有很高的反應(yīng)能力�！� 這使研究人員相信，他們確定的受體會(huì)吸收這些類型的分子，并幫助章魚區(qū)分它所觸摸的東西�！袄�用半自主神經(jīng)系統(tǒng)，它可以迅速做出以下決定：'我會(huì)收縮并抓住這只螃蟹還是繼續(xù)尋找？”

盡管該研究通過(guò)章魚的趨化性受體為章魚的這種水生觸覺(jué)感覺(jué)提供了分子解釋，但研究人員建議需要進(jìn)一步的研究，因?yàn)樵S多未知的天然化合物也可以刺激這些受體介導(dǎo)復(fù)雜的行為。

貝洛諾說(shuō)：“我們現(xiàn)在正在嘗試研究這些動(dòng)物可能檢測(cè)到的其他天然分子�！�