章鱼以其奇特的智慧、变换的皮肤和由三颗心脏驱动的柔软身体而闻名,它们能做出各种调皮捣蛋的事情。它们的伪装大师级技能可以让它们在用每条触手独自探索周围环境时保持隐蔽。这些海洋外星生物可以用它们的触手伸向你并品尝你。
现在,我们可能对这种触觉品尝能力的工作原理有了一些了解。当它们的触手在海底伸展,用成千上万独立移动的、手指般的吸盘进行探测时,事实证明章鱼正在使用独立的味觉感应以及独特的触觉感应细胞来捕捉周围环境的感官地图。
哈佛大学的分子生物学家Lena van Giesen和她的同事们在加州双斑章鱼(Octopus bimaculoides)的吸盘皮肤中识别出了这些化学感应细胞——这些细胞像我们的嗅觉和味觉细胞一样检测分子。这些化学触觉细胞,具有细小分支的末端,可以连续发出信号(持续发射),但它们依赖于足够接近触摸,就像我们的舌头一样。
化学感应细胞可以对多种口味做出反应,包括在头足类动物墨水中发现的化学物质,以及可能有毒的猎物释放的‘警告’化学物质。
分子生物学家Nicholas Bellono告诉ScienceAlert:“这对章鱼来说非常有用,可以检测隐藏在海底裂缝或传统感官器官无法到达的区域的猎物。”在吸盘的皮肤中,研究小组还发现了预期中更为熟悉的机械感应细胞,具有短粗的分支末端。这些细胞只在接触开始时发射信号,然后信号就会耗尽(相位发射)。
这种类型的信号传递使章鱼能够分辨它们是触摸到无生命的物体(信号会在不动的接触中停止)还是蠕动的猎物,在失去和重新获得接触时信号会再次发射。研究人员解释说:“我们发现章鱼使用典型的触摸动作探索它们的环境,这些动作明显被不同的[触发化学触觉受体的分子]所修改。”
他们通过观察动物、进行测试以及观察特定吸盘细胞中基因表达的蛋白质来弄清楚这些技能。这种方法称为转录组学,它允许研究人员通过分析细胞内正在积极使用的蛋白质来了解细胞的功能。研究小组发现,一些化学触觉细胞对鱼和蟹提取物强烈激活。但他们建议,除了检测猎物外,这种触摸品尝能力也可能在遇到暗示危险的令人反感的口味时触发快速撤退。他们还观察到章鱼墨水会关闭触手的品尝能力。
Bellono说:“我们的发现令人惊讶,因为水生化学感应长期以来一直与通过溶解在水中的化学物质的远距离信号传递相关联。我们的研究表明,章鱼,以及可能其他水生动物,也可以通过接触依赖的方式检测溶解性差的分子。
”研究小组在三种不同章鱼物种中发现了化学触觉受体的基因,但未参与研究的加州大学伯克利分校生物学家Rebecca Tarvin解释说,其他头足类动物如鱿鱼似乎并不以同样的方式使用它们的吸盘来品尝环境。
Bellono解释说,他们现在正在探索关于其进化、生理学和使用的许多问题。虽然他们只仔细检查了与特殊味觉细胞相关的几个基因,但基因组的其他部分暗示了大量尚未被表征的细胞,近100个与感觉相关的基因尚未被研究。Bellono说,章鱼触手中的迷你‘大脑’必须具有从如此多高度专业化的受体中过滤信息的能力。这可能有助于解释为什么章鱼三分之二的神经元在其触手中。
因此,章鱼基本上有八条带有大脑和灵巧的触手舌头,使它们能够在其海洋家园的黑暗深处独立于主身体半独立地寻找食物。生命还能变得多么奇妙怪异呢?