一個AI八只爪
文/歐醬
說到章魚，大家腦海中是否冒出了這樣的畫面……
圖片來源mommyson.files.wordpress.com
圖片來源見水印
圖片來源見水印
先擦一擦口水，果醬今天要講的，是這樣的章魚：
你瞅啥？ 圖片來源：treehugger
俺們小時候也是萌萌噠 圖片來源：youngmarinescientist.blogspot
章魚屬于軟體動物門（Mollusca）頭足綱（Cephalopoda）八腕目（Cephalopoda），是一種無脊椎動物。
什么是無脊椎動物呢？顧名思義，無脊椎動物身體中軸沒有脊椎骨所組成的脊椎，它們的神經(jīng)中樞不像脊椎動物那樣包在脊椎中，而是長在身體的腹面。無脊椎動物的種類數(shù)占動物種類數(shù)的95%，對維持整個生物界的生態(tài)平衡起著十分重要的作用。
我們?nèi)祟悓儆诟叩燃棺祫游?。由于跟無脊椎動物相比，脊椎動物有明顯的頭、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育復(fù)雜、并且具有完善的循環(huán)系統(tǒng)，因此科學(xué)家們通常認(rèn)為脊椎動物比無脊椎動物更有“頭腦”。
那么，無脊椎的章魚到底擁有什么特殊之處，會讓科學(xué)家們驚奇地稱它們是“外星生物”呢？一方面，它們具有一些神奇的特征和習(xí)性；另一方面，也是最重要的一點，它們的基因很不尋常。下面果醬就帶大家從這兩方面來深入了解章魚。
一、奇特的生理構(gòu)造
首先，它們的生理構(gòu)造奇特。章魚擁有三顆心臟，兩顆負(fù)責(zé)給鰓供血（鰓心臟），一顆負(fù)責(zé)給全身供血（體心臟）。它們還具有鸚鵡般的喙和八條布滿了豐富神經(jīng)和吸盤的手臂。
章魚的三顆心臟：兩顆鰓心臟（Branchial heart），一個體心臟（Systemic heart）
鸚鵡似的喙，敢與貝殼試比硬 圖片來源seafriends.org.nz
章魚的吸盤放大圖 圖片來源seaotter.com
它們?nèi)矶紱]有骨架，唯一硬硬的地方就是那個喙，因此它們可以通過極度扭曲自己的身體來通過異常狹小的空間，成為逃脫高手。
章魚從一個腕足尖大小的縫隙鉆出船（27秒開始，高能預(yù)警）
二、卓越的智商
其次，章魚的“智商”是無脊椎動物中的異類——相對于其他無脊椎動物，它們異常聰明。
章魚擁有兩個記憶系統(tǒng)，一個是大腦記憶系統(tǒng)（占所有神經(jīng)細(xì)胞的40%），另一個記憶系統(tǒng)（占所有神經(jīng)細(xì)胞的60%）則直接與吸盤相連。我們?nèi)祟愔挥写竽X記憶系統(tǒng)，如果我們的四肢想要完成比較復(fù)雜的動作，必須由大腦負(fù)責(zé)控制具體操作步驟。而章魚則不然，它的八個腕足內(nèi)都有獨立的神經(jīng)索，可以獨立完成很多復(fù)雜的任務(wù)。章魚缺少腦和腕足之間的長時間連接，因此它們時常會“控制不住自己”。
比如，上面視頻中的章魚想要回到海里，那么它的大腦只需要對腕足下達(dá)一個抽象的“回家”的命令，具體怎樣完成都由腕足自己來判斷、決定，不需要大腦去控制每一個動作細(xì)節(jié)。雖然人類的脊髓也可以完成一些低級反射（比如膝跳反射、縮手反射），但是章魚腕足的神經(jīng)索的自主程度要比人類高得多。
所以人們都說我“足”智多謀、三心二“憶”——章魚哥
聰明的章魚還可獨自解決復(fù)雜的問題，比如像下圖這樣從瓶子里面旋開擰緊的蓋子并逃之夭夭！
工作人員擰緊瓶蓋（注意白色箭頭的位置） 圖片來源：視頻截圖
瓶中的章魚已經(jīng)開始旋轉(zhuǎn)瓶蓋（注意白色箭頭的位置）圖片來源：視頻截圖
hiahiahia想關(guān)住我，沒門兒！ 圖片來源：視頻截圖
當(dāng)然，從擰緊蓋子的罐頭瓶里撈螃蟹（章魚喜歡的美味）吃啊，噴墨破壞水族館水箱燈的電路啊，誘捕獵物啊等等，對章魚哥來說都是小菜一碟。
科學(xué)家們還為章魚量身定做了一些實驗，來看章魚是否具有記憶、學(xué)習(xí)能力。事實證明，章魚像人類一樣，也具有記憶和學(xué)習(xí)能力！
在下面這個視頻中，研究者們把一只螃蟹放在瓶里塞緊塞子，然后再把瓶子放在一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的玻璃盒子中。接下來，他們從水里新?lián)粕蟻硪粋€萌萌的章魚新手，放到水箱里。面對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的玻璃盒，新手章魚只能干瞪眼。而他的隔壁住著一只章魚老死機(jī)，正在嫻熟的從同樣的玻璃盒子中獲取食物。新手章魚看到以后，立刻采取同樣的辦法，抓到了螃蟹。
此處應(yīng)有視頻
此外，章魚還喜歡玩耍（重復(fù)性地把玩具向水中拋出，然后再抓回來），會使用工具（抓住椰子殼就跑，讓自己在捕食者靠近的時候有藏身之處），會走迷宮并記住走過的路（這點讓很多“路癡”人類表示服氣。。。）等等。
而模仿、學(xué)習(xí)、玩耍、使用工具等，都是像人類這種脊椎動物中的高等哺乳動物才具有的特性，章魚作為一個無脊椎動物，它的表現(xiàn)實在是令人咋舌！
三、隱身+72變
章魚還有一個特技：duang~~隱身。它可以迅速改變顏色和質(zhì)感使自己隱藏于周圍的環(huán)境中，仿佛穿上了一件隱身斗篷。它還“72變”（擬態(tài)），模仿成有劇毒的生物嚇唬天敵。
它們的這種能力跟皮膚上的色素和肌肉調(diào)控有著密切的關(guān)系。章魚的皮膚里有分三層，第一層是色素層（chromatophores），第二層是虹彩層（iridophores），第三層是白色層（leucophores）。
最上面的色素層有很多色素囊，每一個色素囊周圍都有一圈肌肉，只要肌肉一起用力收縮，小的色素點就被拉成很大片的色塊。中間的虹彩層則是由細(xì)胞水平排列成很多薄層，在神經(jīng)訊號刺激下，透過調(diào)整角度和厚度，反射、偏振出很像亮片的光澤。最底下的白色層最簡單，就是細(xì)胞里有超白的反光蛋白（reflectin），可以幾乎反射所有可見光。
與水底融為一體的章魚
看到章魚在哪的請舉手
章魚到底在哪兒？！(ノ?^?)ノ彡┻━┻
記錄章魚隱身過程的視頻
章魚的擬態(tài)：左側(cè)為“變身”后的章魚，右測為它模仿的其他海底生物
四、特殊的基因
最后一點，也是最重要的一點！它們的基因很特殊。什么是基因呢？基因是遺傳信息的載體，由DNA組成，決定了物種的特點，儲存在每個細(xì)胞的細(xì)胞核中。孩子長得像爸爸媽媽，就是因為爸爸媽媽的基因傳給了他們。在細(xì)胞中，基因轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA翻譯成蛋白質(zhì)，最后蛋白質(zhì)直接參與到我們機(jī)體生命活動的調(diào)節(jié)中，這個過程被稱為“中心法則”。
簡單來說，如果把人體比作成一臺電腦的話，一段DNA相當(dāng)于生物遺傳信息的一段“源代碼”，RNA相當(dāng)于對應(yīng)的“復(fù)制代碼”，而蛋白質(zhì)則是“源代碼”運行的結(jié)果。復(fù)制代碼在運行之后會被清除，下一次運行時再進(jìn)行“復(fù)制”。由此可見，“源代碼”DNA發(fā)生的改變會遺傳給下一代，而“復(fù)制代碼”RNA發(fā)生的改變并不會遺傳給下一代，只是會對本體表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生影響。
中心法則：DNA轉(zhuǎn)錄（transcription）成RNA，然后RNA翻譯（translation）成蛋白質(zhì)（protein）
章魚的基因十分獨特，在其他生物中很少能找到相似的基因，（要知道，就連人類和果蠅都共享著61%的致病基因），這使得它尤其像一個“外星生物”。
章魚具有的DNA數(shù)量跟人類幾乎一樣多，但是它有更多編碼蛋白質(zhì)的基因——人類有25000個，章魚有33000個。這些基因大多數(shù)跟神經(jīng)細(xì)胞的生長發(fā)育相關(guān)，科學(xué)家們猜測這與它們“智慧”的腕足有著密不可分的聯(lián)系。
此外，章魚還有一個令人驚訝的“特異功能”，那就是通過RNA編輯大規(guī)模修改自己的基因表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)。也就是說，在DNA轉(zhuǎn)錄為RNA后，章魚可以對RNA進(jìn)行修改，從而改變表達(dá)的蛋白，進(jìn)而改變細(xì)胞功能。在人類中，只有3%的基因轉(zhuǎn)錄的RNA可以被修改，并且大多數(shù)發(fā)生在非蛋白質(zhì)表達(dá)基因上，不會對蛋白質(zhì)產(chǎn)生影響。
章魚的這種修改蛋白質(zhì)的功能可以讓自己更加適應(yīng)環(huán)境，比如，生活在北冰洋的章魚就通過RNA編輯來產(chǎn)生了更加抗寒的特性。這種情況如果發(fā)生在人類身上，可能就是“超人”了。
有趣的是，這些編輯位點更多的出現(xiàn)在神經(jīng)細(xì)胞連接功能相關(guān)的蛋白質(zhì)上，因此科學(xué)家們猜測，這也可能是章魚在無脊椎動物中智力超群的原因。
正是由于章魚卓群的“智商”、奇特的外表、特殊的習(xí)性——當(dāng)然，最重要的是“詭異”的基因，科學(xué)家們才戲稱它為“外星來客”。很多科幻作品中的人物也是以章魚為原型的，比如《加勒比海盜》中的戴維·瓊斯船長、《寄生獸》中的小右等。
誰在叫我？——戴維·瓊斯船長
小右
┑(￣Д ￣)┍，都不能好好的吃章魚了?。?/p>
參考資料
http://www.popsci.com/octopuses-can-basically-tinker-with-their-own-genes-on-fly#page-4
https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/04/octopuses-do-something-really-strange-to-their-genes/522024/
http://www.guokr.com/article/437816/
Albertin, Caroline B., et al. 'The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties.' Nature 524.7564 (2015): 220-224.
Liscovitch-Brauer, Noa, et al. 'Trade-off between transcriptome plasticity and genome evolution in cephalopods.' Cell 169.2 (2017): 191-202.
Garrett, Sandra, and Joshua JC Rosenthal. 'RNA editing underlies temperature adaptation in K+ channels from polar octopuses.' Science 335.6070 (2012): 848-851.
本文版權(quán)屬于果殼童學(xué)館
聯(lián)系客服
