常被弄混的章鱼和鱿鱼，诉说了怎样的进化故事？

我们可能经常弄混章鱼和鱿鱼。章鱼长着8条触腕，上面长着相当灵敏的吸盘，可以有条不紊地探索海底，以“触摸式”的方法寻找营养物质。鱿鱼采用的觅食策略则截然不同，它们会耐心地隐藏起来，然后迅速伏击猎物。

这两种动物之所以这么像，是因为它们同属头足类动物。头足类以复杂的感觉器官、精密的神经系统和复杂的行为著称，它们在有些方面甚至可以与复杂的脊椎动物相媲美，但组织结构却完全不同。

在一项独特的分析中，加州大学圣地亚哥分校和哈佛大学的科学家追踪了章鱼和鱿鱼的感知能力的进化适应性，带来了动物创新特征的起源故事。

研究人员从原子级的蛋白质结构到整个功能生物，对章鱼和鱿鱼展开了全面的分析。他们聚焦于感觉受体，将它们作为生态学、神经处理和行为的交叉点上的进化创新的一个关键点，发现适应性可以帮助推动新的行为。

研究的两篇论文已发表在《自然》上。

新的感觉受体家族

在第一篇论文中，研究人员通过观察章鱼和鱿鱼感知海洋环境的方式，发现了新的感觉受体家族，并确定了它们是如何在海洋环境中驱动一些独特的行为的。

章鱼会借助触腕的化学触觉受体，通过物理接触来决定要不要吃掉一个潜在的食物来源。

研究人员分析了化学触觉受体的三维结构，并将它们和乙酰胆碱受体进行了比较。乙酰胆碱受体也存在于人类体内，它们负责感知神经递质。两者看上去非常相似。

结果表明，这些章鱼受体实际上是从乙酰胆碱神经递质受体进化而来的。但这些受体发展出了新的结构，它们会被一些油脂分子激活，包括类似胆固醇的类固醇。

这解释了章鱼这样的动物在进化中，只需巧妙地改变蛋白质的一部分，就能创造出一类新的受体，让它们的行为功能从神经递质过渡到环境化学感官。

第二篇论文则关注了鱿鱼和它们截然不同的捕食伏击策略。

研究人员发现，与章鱼不同，鱿鱼的化学受体更类似于我们的味觉。鱿鱼的受体已经适应了对苦味分子的感知。如果鱿鱼感觉到了苦味，可能会将它解读为有毒的或者不受想要的物质，然后将猎物释放。

他们还发现，人类神经递质受体和鱿鱼受体之间的主要区别在于一个被称为结合袋的部分的差异。鱿鱼的受体数量比章鱼更少，而且鱿鱼的受体看上去更像神经递质的结合袋，可以结合更多亲水分子。

进一步的进化分析将鱿鱼受体的适应性与章鱼更复杂的扩展联系了起来。科学家认为，章鱼和鱿鱼的这种差异反应了进化的时间表和适应性。

这为感官的进化提供了一种罕见的视角。研究人员从中看到了从乙酰胆碱受体的神经传导，过渡到鱿鱼感知可溶性的苦味分子，再到章鱼最新创新的化学触觉。

感官的进化

研究人员表示，头足类动物是研究进化的绝佳模型，它们提供了趋同和分化进化的突出例子。科学家可以利用这些例子来更好地了解跨生物组织层次的新颖性的分子基础。对这些独特的头足类受体的结构，为理解深层进化时间的主要功能转变和生物创新的起源奠定了基础。

这两项新研究也说明对有趣的生物的好奇心，可以带来生物学上的重要见解。

参考来源：

https://today.ucsd.edu/story/tracking-a-new-path-to-octopus-and-squid-sensing-capabilities

https://news.harvard.edu/gazette/story/2023/04/taking-a-lesson-in-evolutionary-adaptation-from-octopus-squid/

封面图/首图：Anik Grearson & Peter Kilian, UCSD