章魚吸盤如何「觸摸嘗味」

2020-11-28 科學網

 

想像一下，如果你僅僅通過觸摸就能嘗到某種東西的味道。章魚憑藉其獨特的「觸覺—味覺」感覺就可以做到這一點，這是由於它們8條腕足上都有一個吸盤狀吸咀。10月29日，研究人員在Cell Press細胞出版社旗下期刊《細胞》（Cell）上報導了關於這種感覺能力如何工作的新證據。這一發現有助於解釋章魚（或許還有其他海洋生物）是如何通過簡單地觸摸品嘗水下物體，來探索海底的。

「水生生物化學感覺長期以來與親水化學物質的遠距離水傳信號聯繫在一起，而陸地感覺則通過探測空氣中不易溶於水的揮發性分子。」美國哈佛大學分子和細胞生物學家Nicholas Bellono說，「儘管如此，水生生物產生並對各種疏水化合物作出反應，表明一種獨特形式的水生生物『味覺』是由不容易在水中擴散的不可溶分子的接觸依賴化學感覺介導的。通過識別出具有這種調節章魚感覺的特定化學感受器，我們的研究也為了解水生生物對難溶分子的味覺提供了分子基礎。」

Bellono和他的同事們首次發現，當吸盤接觸到獵物和其他物體時，加州雙斑章魚的反應是不同的。這一發現證實了它們的吸盤具有一種觸覺—味覺能力。

為了了解得更多，研究人員更仔細地觀察了章魚的吸盤，以識別參與其中的感覺細胞。他們發現，吸盤確實包括離散的感覺細胞群。

但是，這些吸盤接收到的化學信號是如何與其他物理刺激一起作用來決定章魚能否抓住它接觸到的東西的呢？雖然還有很多問題需要弄清，但這項研究表明，不同的化學觸覺受體形成了離散的離子通道複合物，可以探測到特定的信號，並將其發送到神經系統。Bellono認為，這可以作為一個信號過濾系統，適合章魚獨特的神經分布系統。

「我們還發現，不同的化學感覺細胞和機械感覺細胞表達特定的感受器，並分別表現出離散的電活動來編碼化學和觸覺信息。」Bellono說，「我們的研究結果表明，章魚外圍分布的神經系統表現出特殊的信號過濾特性，這種特性是由高度專業化的感覺受體介導的。」

他們的發現表明，一類被稱為萜類化合物的化學物質作用於章魚的感受器和吸盤中的感覺細胞，以激發不同的反應。他們指出，許多海洋無脊椎動物產生萜類化合物，作為防禦或警告信號。通過用腕足探測這些信號，章魚可能會避開有毒的獵物。但是，研究人員補充說，許多其他未知的天然化合物也可能以類似的方式刺激不同的反應。

在未來的研究中，研究人員希望能在其他的頭足類動物中探索這種觸覺—味覺機制，比如烏賊，它們有兩個專門的捕食觸鬚，而不是8條長臂。

這引發了一系列有趣的問題。化學觸覺受體進化來支持這些特定的行為嗎？感受器是否基於生態環境或行為檢測特定分子？蛋白質適應調節不同配體敏感性和/或生物物理特徵的結構機制是什麼？在獨特的頭足類神經系統中，這對外周處理有何貢獻？Bellono團隊將繼續探索這些問題和其他問題。（來源：科學網 唐一塵）

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.008

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