章魚“自絕”之謎

編譯 劉安立

章魚會在交配不久后死去，一項分子生物學研究揭示——

章魚是備受科學家青睞的研究對象之一。它們有復雜而大型的神經(jīng)系統(tǒng)，非常聰穎，善于逃逸。它們能瞬間改變體色、皮膚紋理和身體形態(tài)，甚至還能在失去腕后重新長出腕。

奇怪“自絕”

然而，無論是在自然環(huán)境還是在人工養(yǎng)殖環(huán)境中，雌章魚在繁殖后的表現(xiàn)都令人難解。章魚是一次繁殖的動物，也就是說，它們一生只繁殖一次。雌章魚產(chǎn)卵4 天后就停止進食，還沒等到卵孵化它就死了。人工養(yǎng)殖的雌章魚似乎還會加速自己的死亡——它們沖撞養(yǎng)殖箱的箱壁，咬掉自己的皮膚，甚至吞噬自己的觸須。雄章魚也好不到哪兒去——雌章魚通常會殺死并吃掉自己的配偶，就算雄章魚逃脫，也會在幾個月后死掉。

1977 年，一名生物學家注意到：如果他把雌性加勒比海雙斑章魚的視腺（它與大多數(shù)陸地動物的腦下垂體相似，其得名是因為它位于兩眼之間）去掉，雌章魚就會放棄照看卵，并重新開始進食，甚至再度交配，“多活”幾個月。這名生物學家和其他一些研究人員當時下結(jié)論說：章魚的視腺一定會分泌某種“自絕”激素。不過，他們不清楚是什么激素,也不知道視腺怎樣運作。

正常狀態(tài)的雌章魚

聚集起來產(chǎn)卵的章魚

越來越怪

2015 年，美國一個團隊測定了加州雙斑章魚（也稱加州雙斑蛸）的基因組，這是首次對章魚所屬的頭足類動物進行基因組全面測序。在最近的新研究中，該團隊聚焦雌章魚在產(chǎn)卵后的古怪行為。

非交配期的成年雌章魚是活躍的捕食者，大量時間它們都在巢穴外捕食招潮蟹之類的獵物。科學家把章魚產(chǎn)卵期分為四個階段。

在第一階段，即產(chǎn)卵初期，雌章魚像母雞一樣待在巢穴中護卵，輕觸卵，并向卵吐出水流（目的是供氧）。在第二階段，即產(chǎn)卵后4 天里，雌章魚雖然會進食，但很少離開卵，只是守株待兔般掠食靠它們太近的螃蟹。4 天后，即第三階段，雌章魚完全停止進食。這一階段會持續(xù)八天到十幾天。在第四階段，雌章魚迅速衰竭，模樣變得十分丑陋。在這段時間里，雌章魚無精打采，很多時候遠離卵，還撞擊養(yǎng)殖箱的箱壁或角落。它們開始用力咬自己的觸須，或把觸須卷繞在套膜上，此時的章魚模樣難辨且難看。它們的皮膚變得蒼白，肌肉失去本色。更令目擊者難以置信的是，雌章魚看起來就像在肢解、毀滅自己。

護卵的章魚

分子信號

雌章魚死前纏結(jié)自身

在新研究中，科學家采用基因測序工具來檢測由繁殖期雌章魚的視腺產(chǎn)生的多種分子信號。他們發(fā)現(xiàn)，雌章魚在繁殖期四個階段的行為與這些信號都有關，由此證明視腺的確注定了雌章魚的最終死亡。這是首次揭示繁殖期雌章魚最終“自絕”這種怪異行為背后的分子機制。

在研究中，科學家采集繁殖期各階段章魚的視腺，對RNA轉(zhuǎn)錄組進行測序。RNA 攜帶DNA 的指令（這些指令與蛋白質(zhì)制造有關），因此，測序RNA 轉(zhuǎn)錄組是了解一個時段內(nèi)細胞內(nèi)的活動和基因活動的一個好途徑。

在非交配階段，雌章魚捕食和進食較為活躍，在此期間產(chǎn)生大量神經(jīng)肽（被神經(jīng)元用來彼此間傳遞信息、與許多動物進食行為有關的蛋白質(zhì)小分子）。在交配后，神經(jīng)肽數(shù)量急劇下降。

隨著章魚開始禁食和衰竭，負責產(chǎn)生三種物質(zhì)——兒茶酚胺（一種神經(jīng)遞質(zhì)）、代謝膽固醇的類固醇、胰島素樣生長因子的基因活動增加。這表明章魚體內(nèi)與代謝有關的活動增加，但這也讓科學家很驚訝，因為這是首次發(fā)現(xiàn)視腺與繁殖以外的活動有關。

這些分子和信號的改變怎樣導致不同的行為改變？目前仍不清楚。在繁殖期初期，雌章魚繼續(xù)進食，但不會活躍覓食。這可能表明神經(jīng)肽種分子在保證章魚進食的同時,也會降低它們用于移動的肌肉的活性。在其他激素的作用下，章魚變得更加護卵。這樣一來，它們就能將能量盡可能地用于繁殖后代。

仍有爭議

對于像章魚這樣聰明的動物為什么會有如此結(jié)局，科學界仍有爭議。不過，章魚群體存在嚴重的“魚吃魚”現(xiàn)象，因此有一種推測是：生物學上注定章魚“自絕”，可能是為了不讓雌章魚吃掉后代。此外，章魚有無限制生長的傾向。因此，清除饑餓的成年章魚，就能阻止章魚生態(tài)系統(tǒng)被一些暴躁的巨無霸章魚個體主宰。

不過，一些科學家指出，雖然哪怕是水族館里的海豚也有看似在抑郁中“自絕”（在這之前它們一直都顯得很愉快）的現(xiàn)象，但人類不能把自己的觀點強加到動物身上。畢竟，人類可以有多次繁殖，而且人類絕大多數(shù)都能活到繁殖年齡之后，在這方面人類與章魚截然不同。如果說生存的目的只是傳遞自己的基因，那么章魚“自絕”就并非那么怪異，那么恐怖。

章魚的行為不應套用人類的價值觀

視腺怎樣導致章魚“自絕”？

膽固醇可能在章魚“自絕”行為中發(fā)揮了作用

科學家在最新研究中發(fā)現(xiàn)，在章魚交配后多種生物化學途徑的改變可能與章魚的“自絕”有關，且其中一種改變導致了膽固醇的一個前驅(qū)體——7-脫氫膽固醇（7-DHC）的含量增加。

科學家現(xiàn)在知道，膽固醇不僅對飲食來說很重要，而且在體內(nèi)多個信號系統(tǒng)中也有很重要的作用。從細胞膜的彈性到壓力激素的產(chǎn)生都與膽固醇有關，但首次發(fā)現(xiàn)膽固醇也與生命周期有關，這一信息讓科學家十分驚奇。

科學家檢驗了繁殖期和非繁殖期加州藍斑蛸的視腺和視葉，并且發(fā)現(xiàn)了在繁殖后會導致甾族激素增多的3 個化學途徑。其中一個會產(chǎn)生妊娠激素。另兩個分別產(chǎn)生7-DHC 和膽汁酸中間體，而科學家此前不知道這兩種物質(zhì)會參與一次繁殖（或稱終生一胎）這種繁殖策略。

腦容量較大的動物一般壽命都較長，因此腦容量較大的章魚的“提前自絕”現(xiàn)象令人費解。按理說，繁殖后代是很快樂的事，但章魚為什么會在這件幸事后就“一死了之”？現(xiàn)在看來，至少3 條獨立的類固醇途徑可能解釋章魚在“自絕”前出現(xiàn)的一系列行為。

其中一些膽固醇產(chǎn)生途徑在哺乳動物和嚙齒類身上也存在。對人體來說，異常高的7-DHC 水平會產(chǎn)生毒性，也是一種基因疾病的征兆。把7-DHC轉(zhuǎn)化為膽固醇的酶的一個變異，會導致患者不愛護自己。高含量的7-DHC有毒甚至致命，對章魚和對人來說竟然是一樣的。這一點耐人尋味，畢竟從進化角度來看這兩種動物大相徑庭。