本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
除非你吃過韓國特色美食活章魚(sannakji),否則你可能從未在嘴裡感受過扭動的章魚觸手。
但你很可能經歷過非常相似的體驗。事實上,你現在可能就在經歷這種體驗。
章魚觸手可能看起來奇怪而神秘,但它們與人類的舌頭非常相似。這兩種附肢都被稱為肌肉水靜力結構,可以輕鬆彎曲、伸展和改變形狀(還記得你上次為了舔乾淨杯底最後一點巧克力布丁而伸出舌頭的情景嗎?)。
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研究人員希望透過一項新的跨學科專案來研究章魚觸手和人類舌頭的運動,從而揭示這兩種複雜結構是如何被啟用的。反過來,這可以幫助科學家瞭解影響言語的神經疾病,如帕金森病。
南加州大學語言學助理教授哈利勒·伊斯卡魯斯(Khalil Iskarous)是該研究的負責人之一,他在一份準備好的宣告中表示:“人類的舌頭與人體其他肌肉系統非常不同。我們身體是脊椎動物的機制,透過肌肉作用於骨骼來運動。舌頭屬於不同的肌肉家族,很像無脊椎動物。它完全是肌肉——是肌肉帶動肌肉運動。”兩者都透過壓縮肌肉一部分的液體來運動,從而在另一部分產生運動。但是,我們對這種運動是如何啟動以及如何被精確控制的知之甚少。
能夠在嘴裡把櫻桃梗打成結是人類舌頭極其靈巧的象徵。但是,萊斯布里奇大學的頭足類動物行為生物學家、該專案的合作者珍妮弗·馬瑟(Jennifer Mather)說,章魚的運動範圍更大。“理論上,它可以在自己的觸手上打個結,並讓結沿著觸手的長度移動,最後從尖端脫落,”她指出。哇哦。
在這專案前正在進行的多年期研究中,研究人員將觀察野生和圈養的雙斑章魚(Octopus bimaculoides)和雙眼章魚(O. bimaculatus)。
研究人員還將另一隻身體是肌肉水靜力結構的無脊椎動物納入研究——著名的秀麗隱杆線蟲(C. elegans)。科學家們對這種受歡迎的科學研究物件比對章魚觸手或人類舌頭瞭解更多,因此它將是一個有用的起點模型。“我們知道秀麗隱杆線蟲的神經元數量,”伊斯卡魯斯說。“我們知道哪些神經元細胞與肌肉細胞相連。”有了這些,“你就有機會制定與生物體運動相關的簡單數學概念,並進行測量,”他指出。
研究人員將特別關注多巴胺的使用,以及這種神經遞質(似乎在人類帕金森病中起作用)的不同水平如何影響秀麗隱杆線蟲的運動。透過發現多巴胺和靜水壓肌肉控制之間的這些聯絡,“我們可能有機會了解章魚或人類等動物中更復雜的連線,”伊斯卡魯斯說。
研究人員指出,挑戰的一部分將是找到一種通用語言來描述人類舌頭、章魚觸手和秀麗隱杆線蟲的運動。他們將努力建立一個統一的數學模型,但在開始時,用於描述靈活的人類器官的大量語言描述已經讓章魚研究人員有點兒說不出話了。
要了解更多關於章魚觸手驚人能力的資訊,請檢視《章魚!海洋中最神秘的生物》。
插圖由伊萬·菲利普森提供