“手臂”如何品嘗味道

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長期以來，章魚、魷魚等頭足類動物一直吸引著神經學家，因為它們的大腦和感官系統與其他動物都不同。例如，章魚觸手上的神經元多于其中央大腦的神經元，這使它的每條觸手都能獨立運作，就像每條觸手都有大腦一樣。

一只加利福尼亞雙斑章魚在捕食它最喜歡的食物——招潮蟹。圖片來源：Peter 

Kilian

現在，科學家研究了這些動物如何用它們的觸手品嘗味道，以及如何進化出完美的感官。相關論文4月12日發表于《自然》。

美國哈佛大學分子生物學家Nicholas Bellono等在研究加利福尼亞雙斑章魚時，發現其觸手細胞表面的一個獨特結構。Bellono懷疑這種結構是章魚的化學受體。而加州大學圣地亞哥分校神經生物學家Ryan Hibbs研究的受體在結構上與Bellono團隊發現的章魚受體相似，都是由5個桶狀蛋白組成，并形成了一個空心管。

當研究人員分析章魚基因組時，他們發現這些桶狀蛋白有26個基因，這些基因可以被重組，創造出數百萬種不同的5蛋白組合，以檢測各種味道。他們發現，章魚受體傾向與不溶于水的“油膩”分子結合，這表明它們在感知魚皮、海床或章魚卵等表面的化學物質方面最有優勢。

研究人員認為，章魚吸盤中各種各樣的分子可以迅速確定品嘗的東西，而不必將這些信息傳送到大腦進行處理。

在另一項研究中，Bellono和Hibbs等研究了這些化學受體如何在頭足類動物中產生。這些受體似乎是從其他生物通過神經系統發送信號的受體演變而來的。為此，研究人員將章魚受體與條紋睡衣魷魚觸手吸盤中的受體進行了比較，發現魷魚的受體會對產生苦味的分子作出反應。這表明，魷魚可能會根據這種特殊的味道選擇接受或拒絕獵物。

對魷魚和章魚基因組的分析表明，魷魚和章魚的祖先在3億年前分化后，這些受體已經獨立進化，并隨著時間推移獲得了新的特性。它們進化出不同類型的受體是有道理的，漂浮在水中的魷魚看到獵物會伸出觸手捕捉，這意味著它們的吸盤在接觸到獵物前不會嘗到味道；但對章魚來說，它們往往“坐”在海底，摸索著尋找獵物，擁有敏感的吸盤就變得至關重要。

伊利諾伊大學芝加哥分校進化生物學家Cliff Ragsdale說，這些發現提出了許多新問題，如章魚的吸盤如何向其大腦發送感官信息以及大腦如何解讀這些信息。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05822-1