论文部分内容阅读
长期以来,直立行走被认为是人类出现的标志之一。然而科学家发现,在茫茫大海深处,却生活着一群能够直立行走的生物,它们不仅能用2条腿一前一后运动,更能在海底轻松跨越岩石壁垒、四处跑动,它们是何方神圣?究竟长着什么样的尊容?让我们一睹为快。
“双腿”走路,快速前进
一直以来,人们都认为章鱼拥有8条触角(又叫腕足),就连它的名字也源于希腊语“八爪”,事实却并非如此。最近海洋生物学家根据2000多次观察中收集的数据,研究发现这种物种其实有手足之分。章鱼像人一样,利用“双腿”走路的样子令人震惊,因为至今为止,人类还没有发现过任何海底生物用“双腿”走着前进。
那就是证明了一件事,我们每个人过去对章鱼8条触角作用的最基本认识都是错误的,它其实有6条胳膊和2条腿。章鱼要游泳时,它就用这2条腿去划动游走,而其他的胳膊则用于驱动身体。随着科学家的深入研究,越来越多的发现让科学家惊叹不已:究竟是什么神秘原因使得这一物种具有脊椎动物才有的智慧?每一项新发现都让人愈加困惑!
章鱼不仅能使用工具,摆弄起来花样层出不穷,而且还能记住新学会的技能。有人曾目睹一只章鱼来到岸上存放它们爱吃的螃蟹,以便稍后享用,然后不慌不忙地潜回水世界。对于研究人员而言,衡量智力进化程度主要看大脑的容积,以及神经突触的密度、神经元多样化程度等指标……我们人类容量巨大的大脑即拥有大量突触,远离的各个大脑区域之间的信息传递也极为快捷。而头足纲动物的大脑完全不是这样。它们的大脑位于头部一个软骨构成的腔体内,体积也小得多。
智力进化,另辟蹊径
章鱼的远古祖先像贝壳类生物一样曾有过钙质外壳,但它走上了另一条进化之路。章鱼大致用了2.76亿年的时间,成功地把贝壳换成了8条带吸盘的腕足。其神经系统也得到大幅度改良,拥有了某些一度被视作哺乳动物才具备的能力,而后者则被认为是生物界中拥有最精密神经系统的生物。这种不同寻常的改变,在章鱼的基因中留下了痕迹。
目前,章鱼是第一种接受全基因组测序的头足纲生物。基因研究发现,章鱼走的是另一条智力进化之路。科学界曾认为智力的发展与脊椎动物随进化而发达的大脑有关;而现在,智力同样出现在了这种没有骨头、大脑神经元比人类短且数量不到人类百分之一的小家伙的身上。在得出这一结论之前,生物学家们首先领略了章鱼基因组的各种惊人特点。这是一个拥有27亿对碱基(人类为34亿对)的庞大基因组,含有3.3万个蛋白质编码基因(人类仅2.5万个),上百个独有基因,表面上看排列凌乱……但这一切运转有序!
在这片杂乱无章中,研究人员还是发现,少数几组基因比在其他软体动物身上更丰富。其中,最引人关注的是原钙黏蛋白基因。它们的数量达到其他非脊柱动物的十几倍,更是哺乳动物的近3倍。正是它们的大量存在(章鱼有168种原钙黏蛋白基因,而智人只有58种),显示或许还有另外一条之前不为人所知的智力进化之路。
科学家发现,如此多的原钙黏蛋白基因证实它是一种构造精密的动物,有能力处理复杂的问题。因为章鱼的神经系统和哺乳动物没有任何相似之处。头足纲生物的神经元分属中枢神经系统和周围神经系统,但均缺乏髓磷脂——这种物质包裹哺乳动物的神经纤维,有助神经信号迅速地长距离传递。这表明,章鱼的神经元传递信号的距离很短!然而人类智能的一大关键就是实现了大脑各区域间的远距离快速通信。因此,头足纲生物堪称先天不足……除非我们把它们的认知能力归结于另一种神经组织方式。
海底的“外星人”
科学家在对章鱼行为进行实验的时候,感觉就像在研究外星人!章鱼进化出一组特殊基因,能精准地控制神经,完成较为高级的任务。拟态科学家曾对章鱼进行过一个测试:科学家往水中放了一个装着龙虾的玻璃瓶,但瓶口被软木塞塞住。章鱼围绕这个瓶子转了几圈后,就用触角将瓶缠住,然后通过各种角度,用触角拨弄软木塞,最后将塞成功拔掉,得以饱餐一顿。
如果你在澳大利亚附近的海域潜水时,看到一块海藻飘过去,请再仔细看看,它可能是一条伪装的章鱼。章鱼用最后的2条触手在海底行走,而另外6条触手伸展开来伪装成了相当逼真的海藻。而在印度尼西亚热带海域有一种章鱼,体积约苹果大小,在面对危险或遇到潜水员时,这种章鱼会把8条触角中的6条向上弯曲折叠,做出椰壳的模样,而剩余的2条就会站在海底地面上,偷偷地向后挪动,像会移动的小椰子,以倒退跨步走的方式逃难,姿势很是滑稽。研究小组还发现,以2条触角走路的速度远超过运用8条触角;另外,它们会模仿成椰子,可能和附近海床上有丰富的椰子掉落有关。
章鱼与脊椎动物之间出现了惊人的“趋同演化”,即两个没有共同始祖的种群,分别出现了相同的特征(复杂的神经系统)。这一重大发现撼动了过去科学界对智力的传统“脊椎动物中心”式的认识。这种组织方式,此前科学界在脊椎动物和无脊椎动物中都没有发现过。倘若有朝一日,势不可挡的进化之手将人类或者灵长类生物送上断头台的话,地球上第一批接替位置的候选人就是章鱼,它们拥有高度发达的智力。
(责任编辑:曹伟 责任校对:司明婧)
“双腿”走路,快速前进
一直以来,人们都认为章鱼拥有8条触角(又叫腕足),就连它的名字也源于希腊语“八爪”,事实却并非如此。最近海洋生物学家根据2000多次观察中收集的数据,研究发现这种物种其实有手足之分。章鱼像人一样,利用“双腿”走路的样子令人震惊,因为至今为止,人类还没有发现过任何海底生物用“双腿”走着前进。
那就是证明了一件事,我们每个人过去对章鱼8条触角作用的最基本认识都是错误的,它其实有6条胳膊和2条腿。章鱼要游泳时,它就用这2条腿去划动游走,而其他的胳膊则用于驱动身体。随着科学家的深入研究,越来越多的发现让科学家惊叹不已:究竟是什么神秘原因使得这一物种具有脊椎动物才有的智慧?每一项新发现都让人愈加困惑!
章鱼不仅能使用工具,摆弄起来花样层出不穷,而且还能记住新学会的技能。有人曾目睹一只章鱼来到岸上存放它们爱吃的螃蟹,以便稍后享用,然后不慌不忙地潜回水世界。对于研究人员而言,衡量智力进化程度主要看大脑的容积,以及神经突触的密度、神经元多样化程度等指标……我们人类容量巨大的大脑即拥有大量突触,远离的各个大脑区域之间的信息传递也极为快捷。而头足纲动物的大脑完全不是这样。它们的大脑位于头部一个软骨构成的腔体内,体积也小得多。
智力进化,另辟蹊径
章鱼的远古祖先像贝壳类生物一样曾有过钙质外壳,但它走上了另一条进化之路。章鱼大致用了2.76亿年的时间,成功地把贝壳换成了8条带吸盘的腕足。其神经系统也得到大幅度改良,拥有了某些一度被视作哺乳动物才具备的能力,而后者则被认为是生物界中拥有最精密神经系统的生物。这种不同寻常的改变,在章鱼的基因中留下了痕迹。
目前,章鱼是第一种接受全基因组测序的头足纲生物。基因研究发现,章鱼走的是另一条智力进化之路。科学界曾认为智力的发展与脊椎动物随进化而发达的大脑有关;而现在,智力同样出现在了这种没有骨头、大脑神经元比人类短且数量不到人类百分之一的小家伙的身上。在得出这一结论之前,生物学家们首先领略了章鱼基因组的各种惊人特点。这是一个拥有27亿对碱基(人类为34亿对)的庞大基因组,含有3.3万个蛋白质编码基因(人类仅2.5万个),上百个独有基因,表面上看排列凌乱……但这一切运转有序!
在这片杂乱无章中,研究人员还是发现,少数几组基因比在其他软体动物身上更丰富。其中,最引人关注的是原钙黏蛋白基因。它们的数量达到其他非脊柱动物的十几倍,更是哺乳动物的近3倍。正是它们的大量存在(章鱼有168种原钙黏蛋白基因,而智人只有58种),显示或许还有另外一条之前不为人所知的智力进化之路。
科学家发现,如此多的原钙黏蛋白基因证实它是一种构造精密的动物,有能力处理复杂的问题。因为章鱼的神经系统和哺乳动物没有任何相似之处。头足纲生物的神经元分属中枢神经系统和周围神经系统,但均缺乏髓磷脂——这种物质包裹哺乳动物的神经纤维,有助神经信号迅速地长距离传递。这表明,章鱼的神经元传递信号的距离很短!然而人类智能的一大关键就是实现了大脑各区域间的远距离快速通信。因此,头足纲生物堪称先天不足……除非我们把它们的认知能力归结于另一种神经组织方式。
海底的“外星人”
科学家在对章鱼行为进行实验的时候,感觉就像在研究外星人!章鱼进化出一组特殊基因,能精准地控制神经,完成较为高级的任务。拟态科学家曾对章鱼进行过一个测试:科学家往水中放了一个装着龙虾的玻璃瓶,但瓶口被软木塞塞住。章鱼围绕这个瓶子转了几圈后,就用触角将瓶缠住,然后通过各种角度,用触角拨弄软木塞,最后将塞成功拔掉,得以饱餐一顿。
如果你在澳大利亚附近的海域潜水时,看到一块海藻飘过去,请再仔细看看,它可能是一条伪装的章鱼。章鱼用最后的2条触手在海底行走,而另外6条触手伸展开来伪装成了相当逼真的海藻。而在印度尼西亚热带海域有一种章鱼,体积约苹果大小,在面对危险或遇到潜水员时,这种章鱼会把8条触角中的6条向上弯曲折叠,做出椰壳的模样,而剩余的2条就会站在海底地面上,偷偷地向后挪动,像会移动的小椰子,以倒退跨步走的方式逃难,姿势很是滑稽。研究小组还发现,以2条触角走路的速度远超过运用8条触角;另外,它们会模仿成椰子,可能和附近海床上有丰富的椰子掉落有关。
章鱼与脊椎动物之间出现了惊人的“趋同演化”,即两个没有共同始祖的种群,分别出现了相同的特征(复杂的神经系统)。这一重大发现撼动了过去科学界对智力的传统“脊椎动物中心”式的认识。这种组织方式,此前科学界在脊椎动物和无脊椎动物中都没有发现过。倘若有朝一日,势不可挡的进化之手将人类或者灵长类生物送上断头台的话,地球上第一批接替位置的候选人就是章鱼,它们拥有高度发达的智力。
(责任编辑:曹伟 责任校对:司明婧)