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▲來源：pixabay
在動物世界裡，章魚顯得獨樹一幟。它們雖然只是軟體動物，卻有著超乎想像的智力水平。更為神秘的是，沒有人知道它們的智力從何而來。甚至有科學家猜想，它們可能起源於地球之外……通過基因層面的研究，科學家找到了章魚大腦復雜性的三條線索……
2008年，德國科堡市海洋之星水族館裡的工作人員遇到了一件怪事。接連兩個早晨，他們上班時都發現水族館異常安靜，整個水族館的電力系統都短路了。他們重啟系統後，第二天早上迎接他們的都是同樣的寂靜。因此，在第三天，幾個員工決定在水族館守夜，輪流在地板上休息。
果然，罪魁禍首出現了。一隻六個月大的章魚奧托（Otto）爬出水族缸，將出水孔對准了頭頂的燈。或許是燈光使它感到惱怒，或者只是出於無聊。正如主管ElfriedeKummer所言：“奧托一直渴望得到關注，它總是會有新的驚人之舉。有一次，我們看到它在水缸裡戲弄一隻寄居蟹。”
▲章魚哥開罐
關於章魚惡作劇的趣聞軼事比比皆是。據報道，已經有章魚能夠走出迷宮，擰開藥瓶，甚至分辨不同的人類。解決問題、使用工具、做計劃……這些都是復雜靈活的智力的標志，我們通常將這些特徵與脊椎動物，尤其是哺乳動物相聯系。
但這些又濕又軟的章魚，是如何擁有智力的？
智力的第二種起源？
一些學者研究章魚及其聰明的近親——墨魚和魷魚，他們提出了“智力的第二種起源”，而這是一種與哺乳動物大相徑庭的奇特構造。
章魚有一個很大的中央大腦，它的每一條觸手也都有一個獨特的小型“大腦”網路。它們需要協調復雜到令人難以置信的八隻觸手和數百個靈敏的吸盤，更不必說偽裝在珊瑚礁背景中的能力了。
通過改變像素色塊和紋理，以及腕足的扭曲，這些身體藝術家可以瞬間融入背景，只在威脅對手或吸引配偶時再次出現。
▲章魚觸手上密布的吸盤（來源：pixabay）
“它們的行為就像聰明的動物一樣，即使他們是牡蠣的近親，”芝加哥大學的神經學家Clifton Ragsdale說，“我想知道的是，它們是如何以區別於脊椎動物的方式組織較大體積的大腦的。”
那麼，進化是如何產生這種第二種智力，也就是電影製片人Jacques Cousteau在上世紀70年代所稱的“軟智力”的？
過去的幾年中，越來越多的學者都被這些神秘的生物吸引。自2015年以來，研究人員們已經獲得了章魚的DNA藍圖、基因組信息以供仔細研究。這些資料提供了一些引人注目的線索。
大部分腦子長在“腿”裡
大約在四億年前，頭足類生物統治著海洋。這些動物因頭與足直接相連而得名，它們體型巨大，甚至能夠生長到6米。它們以蝦和海星為食，用螺旋型的貝殼在海洋中漂浮並保護自己。
後來，魚類的時代到來了。頭足類不再位於海洋生物鏈的頂端。大多數有螺旋型貝殼的物種都滅絕了，現代鸚鵡螺則作為少數的例外存活至今。
但是，一些頭足類生物擺脫了殼。因此，它們可以不受妨礙地探索與更聰明、靈活的魚類競爭的方法。這些生物進化成為章魚、魷魚和墨魚——也就是我們所知的蛸亞綱。
這些生物進化中的創新令人目眩。它們的足分開，形成了八條高度靈巧的腕足，每條腕足上都有數百個吸盤，這使得它們的腕足就像拇指一樣靈活。
為了說明這種靈敏，Mather講述了一位同事的故事，他發現他的章魚在手術後自己把縫線拆掉了。因為章魚觸手上靈活的吸盤，在章魚大腦中插入的任何電子探針都會被快速拔出。
但對於捕食者來說，章魚柔軟的肢體是一頓美味的大餐。所以章魚進化出了“能夠思考的皮膚”，能夠在0.2秒內融入背景。這些快速變色的藝術家不僅用皮膚內的色素改變自己的顏色，還能夠用光滑的皮膚紋理和身體與腕足的彎曲來完成它們的表演。當它們靜靜地搖擺自己的兩條腕足時，或許可以偽裝成一棵海草。
▲擅長偽裝的章魚（來源：pixabay）
章魚需要強大的計算能力來控制腕足、吸盤、皮膚和雙眼。因此，相對於章魚的體型，它的大腦非常大。章魚的大腦中有五億個神經元，是大鼠大腦中神經元數量的2.5倍。
不同動物神經元數量對比（單位為百萬，從左至右依次為海蛞蝓、大鼠、章魚與人類）
但它們大腦的解剖結構非常特殊。哺乳動物的大腦類似於一個中央處理器，能夠通過脊髓發送或接收信號。
但是對於章魚來說，只有10%的大腦處於高度集中的折疊狀態，這部分大腦分為30葉，以甜甜圈狀圍繞食管分布。兩個視神經葉佔30%，剩餘的60%大腦則分布在腕足中。
以腕足為例。人們認為腕足有自己的“微型大腦”，這不僅僅是因為腕足中存在神經元，還因為腕足有獨立的處理能力。舉例來說，章魚在逃離捕食者時可能會自斷腕足，而離體後最多十分鐘內，這條腕足還能夠繼續蠕動爬行。
不過在2011年，日本沖繩理工學院的 Michael Kuba 及其同事通過實驗證明，章魚腕足的運動並非獨立於中央大腦。更確切地說，似乎是大腦給出了高級命令，八條腕足中的一條則會自主執行任務。
聰明寫到了DNA裡？
在芝加哥，一位章魚神經學家 Cliff Ragsdale 把他的注意力轉向了章魚的DNA。
2015年，通過與日本沖繩理工學院的 DanielRokhsar 和 OlegSimakov 合作，Ragsdale 的實驗室成功地對加亞雙斑章魚進行了基因組測序。
結果表明，章魚有3.3萬個基因，多於人類的2.1萬個。但是基因數量本身與大腦的能力並沒有很大聯系，因為水蚤也有大約3.1萬個基因。
事實上，章魚的大多數基因與他們的近親帽貝（一種海螺）並沒有很大區別。不同基因中的一組被稱為原鈣粘蛋白。
這組蛋白參與了大腦環路的構建，它們允許正確的神經元相互連接。帽貝和牡蠣有17至25種原鈣粘蛋白，脊椎動物有70種原鈣粘蛋白，以及至少一百種相關的鈣粘蛋白。這些參與迴路建造的蛋白一直被認為是脊椎動物聰明的關鍵。
令人震驚的是，章魚的體內含有168種原鈣粘蛋白。
章魚基因組中另一個引人注目的地方在於一組名為“鋅指”的基因。這組基因編碼的蛋白質可以以調節基因的轉錄。
帽貝有約413種鋅指，人類有764種，而章魚有1790種！或許章魚體內豐富的鋅指參與了調節大腦基因網路的工作？
現在，世界各地的團隊都在進行類似的研究。章魚軟智力的神秘面紗可能很快就會被硬科學揭開。
作者：Elizabeth Finkel 文 陳德芊 編譯編輯：顧軍責任編輯：姜澎
來源：“環球科學”微信公眾號
