巴西世界杯已進入一個月倒計時。還記得上屆南非世界杯給你留下的精彩印象的事物嗎?不絕於耳的嗚嗚祖拉、天後夏奇拉的性感身姿,當然,還有大名鼎鼎的章魚哥保羅——章魚哥通過對印有2個不同國旗的食槽中的貝殼進行選擇性取食,來進行“預測”,並在世界杯上8次預測勝負全部命中,可謂博彩界的方向標、章魚界的預言傢、足球界的偶像派。
▲章魚保羅
如今章魚哥已經仙逝,但科學傢們對章魚這種神奇生物的研究還在繼續。這次,來自耶路撒冷希伯來大學的本雅明·霍奇納(Benyamin Hochner)研究團隊探究的是一個腦洞大開的問題:為什麼章魚的腕足不會打結?研究者特別針對章魚的腕足吸盤進行瞭相關研究,結果發表在5月15日的《現代生物學》上。
霍奇納和他的同事們已對章魚的運動系統進行瞭多年的研究。
有趣的是,大部分的情況下,章魚們其實並不“知道”它們的腕足在哪裡,也就是說,章魚的運動並不完全由腦中的運動神經中樞控制。
“我們人類的運動控制是由腦中相對固定的運動和感知系統來完成,這個系統就像是一個地圖,我們身體的各個部分都有相應的坐標。”霍奇納對果殼網說:“但是對章魚而言,這樣相對簡單的控制系統卻是不現實的,因為它們的腕足太長而且彈性很大,這就給章魚的運動賦予瞭無限的自由度——每條腕足都可以在任意的位點向任意的方向彎曲。”
為瞭解決這一問題,章魚把一部分的運動控制任務“下發”給瞭各個腕足中的外周神經,使它們的腕足“高度自治”。而腦隻負責發佈一個簡單的命令——如抓握、探路等,並通過一個相對簡化的控制程序把這一命令發佈給各個腕足,最終由腕足自我控制完成任務。
這意味著,章魚哥保羅雖然不能控制運動的細節,但是選擇國旗進行“預測”這個大方向確實是它控制完成的。
霍奇納特別關註瞭腕足的吸盤:這些吸盤會吸在幾乎任何物體上,但是卻並不會吸在自己身上。為什麼這些腕足能夠“自我識別”呢?霍奇納首先用被斬下來的離體腕足進行實驗,這些腕足離體後還能保持一個小時以上的活性。
結果顯示,離體腕足不會進行自我吸附,但是卻會吸附在被剝皮的腕足上。研究者也發現,它們會吸附在空的培養皿上,但是如果培養皿上覆蓋瞭被剝下來的章魚皮膚,則不會發生吸附現象。這些證據提示,參與章魚自我識別的化合物可能存在於章魚的表皮上,霍奇納進一步進行瞭表皮成分粗提取實驗,發現己烷萃取的粗提物引發瞭最大程度的吸附抑制,但是具體是哪一種化合物現在還尚不清楚。
隨後,霍奇納進一步選用瞭一類同類相食的真蛸章魚(Octopus vulgaris)進行瞭在體實驗。當真蛸遇到一條離體腕足時,情況會相對復雜——它們有時也會抓握離體腕足,並試圖食用它。但是如果這條腕足是從其自身斬下,那麼其抓握的傾向會明顯低於抓握不明腕足的傾向,相應的進食傾向結果也一致。這意味著章魚確實存在著某種自我識別機制,然而,在目前的研究中,這一機制也沒有得到充分闡釋。
霍奇納和他的同事們認為,這種自我識別機制或將應用到機器人科學中。霍奇納在接受果殼網采訪時表示:“對於那些可以變換形態的‘軟體’機器人來說——比如投放到人體中進行醫療操作的機器人——有效的自我識別機制可以幫助這些機器人更加靈活而且無失誤地完成‘變身’,以適應復雜的外在環境。”或許在未來的某一天,超微型醫療機器人在人體內靈活遊走、“腕到病除”的時候,我們還會記起章魚同志為科學斷腕的英雄事跡。
Orignal From: 為什麼章魚腳不會打結?