章鱼触手与人类舌头交织,为科学服务

除非你吃过韩国特色美食活章鱼(sannakji),否则你可能从未在嘴里感受过扭动的章鱼触手。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


除非你吃过韩国特色美食活章鱼(sannakji),否则你可能从未在嘴里感受过扭动的章鱼触手

但你很可能经历过非常相似的体验。事实上,你现在可能就在经历这种体验。

章鱼触手可能看起来奇怪而神秘,但它们与人类的舌头非常相似。这两种附肢都被称为肌肉水静力结构,可以轻松弯曲、伸展和改变形状(还记得你上次为了舔干净杯底最后一点巧克力布丁而伸出舌头的情景吗?)。


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研究人员希望通过一项新的跨学科项目来研究章鱼触手和人类舌头的运动,从而揭示这两种复杂结构是如何被激活的。反过来,这可以帮助科学家了解影响言语的神经疾病,如帕金森病。

南加州大学语言学助理教授哈利勒·伊斯卡鲁斯(Khalil Iskarous)是该研究的负责人之一,他在一份准备好的声明中表示:“人类的舌头与人体其他肌肉系统非常不同。我们身体是脊椎动物的机制,通过肌肉作用于骨骼来运动。舌头属于不同的肌肉家族,很像无脊椎动物。它完全是肌肉——是肌肉带动肌肉运动。”两者都通过压缩肌肉一部分的液体来运动,从而在另一部分产生运动。但是,我们对这种运动是如何启动以及如何被精确控制的知之甚少。

能够在嘴里把樱桃梗打成结是人类舌头极其灵巧的象征。但是,莱斯布里奇大学的头足类动物行为生物学家、该项目的合作者珍妮弗·马瑟(Jennifer Mather)说,章鱼的运动范围更大。“理论上,它可以在自己的触手上打个结,并让结沿着触手的长度移动,最后从尖端脱落,”她指出。哇哦。

在这项目前正在进行的多年期研究中,研究人员将观察野生和圈养的双斑章鱼Octopus bimaculoides)和双眼章鱼(O. bimaculatus)。

研究人员还将另一只身体是肌肉水静力结构的无脊椎动物纳入研究——著名的秀丽隐杆线虫(C. elegans)。科学家们对这种受欢迎的科学研究对象比对章鱼触手或人类舌头了解更多,因此它将是一个有用的起点模型。“我们知道秀丽隐杆线虫的神经元数量,”伊斯卡鲁斯说。“我们知道哪些神经元细胞与肌肉细胞相连。”有了这些,“你就有机会制定与生物体运动相关的简单数学概念,并进行测量,”他指出。

研究人员将特别关注多巴胺的使用,以及这种神经递质(似乎在人类帕金森病中起作用)的不同水平如何影响秀丽隐杆线虫的运动。通过发现多巴胺和静水压肌肉控制之间的这些联系,“我们可能有机会了解章鱼或人类等动物中更复杂的连接,”伊斯卡鲁斯说。

研究人员指出,挑战的一部分将是找到一种通用语言来描述人类舌头、章鱼触手和秀丽隐杆线虫的运动。他们将努力建立一个统一的数学模型,但在开始时,用于描述灵活的人类器官的大量语言描述已经让章鱼研究人员有点儿说不出话了。

要了解更多关于章鱼触手惊人能力的信息,请查看《章鱼!海洋中最神秘的生物》

插图由伊万·菲利普森提供

Katherine Harmon Courage is an independent science journalist and contributing editor for 大众科学. She is author of Octopus! The Most Mysterious Creature in the Sea (Current, 2013) and Cultured: How Ancient Foods Feed Our Microbiome (Avery, 2019).

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