接触杯子的章鱼。图片来源：Lena van Giesen

章鱼捕捉了人类数百年来的想象力，启发了斯堪的纳维亚海妖传说到电视的“海底航行”，以及最近威胁不大的Netflix“我的章鱼老师”。凭借其八个吸盘覆盖的触手，它们的外观非常独特，并且能够利用这些附件触碰并品尝食物，同时觅食进一步使其与众不同。

实际上，数十年来，科学家一直想知道这些臂，或者更确切地说是它们上的吸盘如何工作，从而促使人们对生物力学进行大量实验。但是很少有人研究分子水平上的变化。在一份新报告中，哈佛大学的研究人员瞥见了章鱼手臂中的神经系统（很大程度上独立于中央大脑的运作）如何管理这一壮举。

这项工作于周四在Cell上发表。

科学家在吸盘内的第一层细胞中发现了一个新颖的传感器家族，这些传感器可以反应并检测在水中不能很好溶解的分子。研究表明，这些被称为趋化感受器的传感器使用这些分子来帮助动物弄清它所触摸的物体以及该物体是否是猎物。

分子和细胞生物学助理教授尼古拉斯·贝洛诺（Nicholas Bellono）表示：“我们认为，由于这些分子不能很好地溶解，因此可以在章鱼的猎物和（无论动物接触到的）表面上发现它们。”高级作者。“所以，当章鱼碰到岩石而不是螃蟹时，现在它的手臂知道了，'好吧，我在碰螃蟹，因为我知道不仅有碰触，而且还有这种味道。”

接触杯子的章鱼。图片来源：Lena van Giesen

此外，科学家发现受体的反应以及它们随后传递给细胞和神经系统的信号具有多样性。

贝罗诺说：“我们认为这很重要，因为它可以简化章鱼的感觉，并利用半自主的手臂神经系统处理复杂的信号来处理一系列信号。”

科学家认为，这项研究可以帮助发现其他头足类动物（也包括鱿鱼和乌贼）的无脊椎动物家族中类似的受体系统。希望是确定这些系统如何在分子水平上起作用，并回答一些有关这些生物如何适应环境的能力而尚未探索的问题。

贝罗诺实验室的博士后研究员莉娜·范·吉森说：“对海洋的趋化性行为知之甚少，并且以该受体家族为模型系统，我们现在可以研究哪些信号对动物很重要以及如何对其进行编码。”并是论文的主要作者。这些对蛋白质进化和信号编码的见解远远超出了头足类动物。”

除吉森外，该实验室的其他合著者还包括动物技术员Peter B. Kilian和博士后研究员Corey AH Allard。

基利安说：“他们为解决环境中的问题而制定的策略对他们来说是独一无二的，这激发了科学家和非科学家的极大兴趣。” 人们被章鱼和其他头足类动物吸引，因为它们与大多数其他动物有很大的不同。”

研究小组着手揭示受体如何感知化学物质并检测它们接触的信号，例如蜗牛周围的触手，以帮助它们做出选择。

章鱼的手臂独特而复杂。章鱼的神经元约三分之二位于它们的手臂中。由于手臂部分独立于大脑运作，因此如果手臂被切断，手臂仍可以伸手，识别并抓住物品。

该团队首先确定吸盘中的哪些细胞实际进行了检测。在分离并克隆了接触和化学受体后，他们将它们插入青蛙卵和人类细胞系中，以研究其分离功能。青蛙或人类细胞中不存在这些受体，因此这些细胞在本质上就像封闭的血管一样，用于研究这些受体。

然后，研究人员将这些细胞暴露于分子中，例如章鱼猎物的提取物以及已知与这些受体发生反应的其他物品。一些测试对象是水溶性的，如盐，糖，氨基酸；其他的则不能很好地溶解，并且通常不会被水生动物所关注。令人惊讶地，仅难溶性分子激活受体。

研究人员在吸盘内部的第一层细胞中发现了一个新颖的传感器家族，这些传感器可以反应并检测在水中不能很好溶解的分子。图片来源：Lena van Giesen

然后，研究人员回到实验室中的章鱼，看看他们是否也通过将同样的提取物放在它们的水箱地板上来对这些分子做出反应。他们发现章鱼受体唯一能响应的气味是一类非溶解性天然化学物质，即萜类分子。

贝罗诺说：“章鱼只对地板上注入了该分子的那部分有很高的反应能力。” 这使研究人员相信，他们确定的受体会吸收这些类型的分子，并帮助章鱼区分它所触摸的东西。“利用半自主神经系统，它可以迅速做出以下决定：'我会收缩并抓住这只螃蟹还是继续寻找？”

尽管该研究通过章鱼的趋化性受体为章鱼的这种水生触觉感觉提供了分子解释，但研究人员建议需要进一步的研究，因为许多未知的天然化合物也可以刺激这些受体介导复杂的行为。

贝洛诺说：“我们现在正在尝试研究这些动物可能检测到的其他天然分子。”