长期以来,章鱼、鱿鱼等头足类动物一直吸引着神经学家,因为它们的大脑和感官系统与其他动物都不同。例如,章鱼触手上的神经元多于其中央大脑的神经元,这使它的每条触手都能独立运作,就像每条触手都有大脑一样。

现在,科学家研究了这些动物如何用它们的触手品尝味道,以及如何进化出完美的感官。相关论文4月12日发表于《自然》。

美国哈佛大学分子生物学家Nicholas Bellono等在研究加利福尼亚双斑章鱼时,发现其触手细胞表面的一个独特结构。Bellono怀疑这种结构是章鱼的化学受体。而加州大学圣地亚哥分校神经生物学家Ryan Hibbs研究的受体在结构上与Bellono团队发现的章鱼受体相似,都是由5个桶状蛋白组成,并形成了一个空心管。

当研究人员分析章鱼基因组时,他们发现这些桶状蛋白有26个基因,这些基因可以被重组,创造出数百万种不同的5蛋白组合,以检测各种味道。他们发现,章鱼受体倾向与不溶于水的“油腻”分子结合,这表明它们在感知鱼皮、海床或章鱼卵等表面的化学物质方面最有优势。

研究人员认为,章鱼吸盘中各种各样的分子可以迅速确定品尝的东西,而不必将这些信息传送到大脑进行处理。

在另一项研究中,Bellono和Hibbs等研究了这些化学受体如何在头足类动物中产生。这些受体似乎是从其他生物通过神经系统发送信号的受体演变而来的。为此,研究人员将章鱼受体与条纹睡衣鱿鱼触手吸盘中的受体进行了比较,发现鱿鱼的受体会对产生苦味的分子作出反应。这表明,鱿鱼可能会根据这种特殊的味道选择接受或拒绝猎物。

对鱿鱼和章鱼基因组的分析表明,鱿鱼和章鱼的祖先在3亿年前分化后,这些受体已经独立进化,并随着时间推移获得了新的特性。它们进化出不同类型的受体是有道理的,漂浮在水中的鱿鱼看到猎物会伸出触手捕捉,这意味着它们的吸盘在接触到猎物前不会尝到味道;但对章鱼来说,它们往往“坐”在海底,摸索着寻找猎物,拥有敏感的吸盘就变得至关重要。

伊利诺伊大学芝加哥分校进化生物学家Cliff Ragsdale说,这些发现提出了许多新问题,如章鱼的吸盘如何向其大脑发送感官信息以及大脑如何解读这些信息。(王见卓)

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