▲来源：pixabay
在动物世界里，章鱼显得独树一帜。它们虽然只是软体动物，却有着超乎想象的智力水平。更为神秘的是，没有人知道它们的智力从何而来。甚至有科学家猜想，它们可能起源于地球之外……通过基因层面的研究，科学家找到了章鱼大脑复杂性的三条线索……
2008年，德国科堡市海洋之星水族馆里的工作人员遇到了一件怪事。接连两个早晨，他们上班时都发现水族馆异常安静，整个水族馆的电力系统都短路了。他们重启系统后，第二天早上迎接他们的都是同样的寂静。因此，在第三天，几个员工决定在水族馆守夜，轮流在地板上休息。
果然，罪魁祸首出现了。一只六个月大的章鱼奥托（Otto）爬出水族缸，将出水孔对准了头顶的灯。或许是灯光使它感到恼怒，或者只是出于无聊。正如主管Elfriede Kummer所言：“奥托一直渴望得到关注，它总是会有新的惊人之举。有一次，我们看到它在水缸里戏弄一只寄居蟹。”
▲章鱼哥开罐
关于章鱼恶作剧的趣闻轶事比比皆是。据报道，已经有章鱼能够走出迷宫，拧开药瓶，甚至分辨不同的人类。解决问题、使用工具、做计划……这些都是复杂灵活的智力的标志，我们通常将这些特征与脊椎动物，尤其是哺乳动物相联系。
但这些又湿又软的章鱼，是如何拥有智力的？
智力的第二种起源？
一些学者研究章鱼及其聪明的近亲——墨鱼和鱿鱼，他们提出了“智力的第二种起源”，而这是一种与哺乳动物大相径庭的奇特构造。
章鱼有一个很大的中央大脑，它的每一条触手也都有一个独特的小型“大脑”网络。它们需要协调复杂到令人难以置信的八只触手和数百个灵敏的吸盘，更不必说伪装在珊瑚礁背景中的能力了。
通过改变像素色块和纹理，以及腕足的扭曲，这些身体艺术家可以瞬间融入背景，只在威胁对手或吸引配偶时再次出现。
▲章鱼触手上密布的吸盘（来源：pixabay）
“它们的行为就像聪明的动物一样，即使他们是牡蛎的近亲，”芝加哥大学的神经学家Clifton Ragsdale说，“我想知道的是，它们是如何以区别于脊椎动物的方式组织较大体积的大脑的。”
那么，进化是如何产生这种第二种智力，也就是电影制片人Jacques Cousteau在上世纪70年代所称的“软智力”的？
过去的几年中，越来越多的学者都被这些神秘的生物吸引。自2015年以来，研究人员们已经获得了章鱼的DNA蓝图、基因组信息以供仔细研究。这些资料提供了一些引人注目的线索。
大部分脑子长在“腿”里
大约在四亿年前，头足类生物统治着海洋。这些动物因头与足直接相连而得名，它们体型巨大，甚至能够生长到6米。它们以虾和海星为食，用螺旋型的贝壳在海洋中漂浮并保护自己。
后来，鱼类的时代到来了。头足类不再位于海洋生物链的顶端。大多数有螺旋型贝壳的物种都灭绝了，现代鹦鹉螺则作为少数的例外存活至今。
但是，一些头足类生物摆脱了壳。因此，它们可以不受妨碍地探索与更聪明、灵活的鱼类竞争的方法。这些生物进化成为章鱼、鱿鱼和墨鱼——也就是我们所知的蛸亚纲。
这些生物进化中的创新令人目眩。它们的足分开，形成了八条高度灵巧的腕足，每条腕足上都有数百个吸盘，这使得它们的腕足就像拇指一样灵活。
为了说明这种灵敏，Mather讲述了一位同事的故事，他发现他的章鱼在手术后自己把缝线拆掉了。因为章鱼触手上灵活的吸盘，在章鱼大脑中插入的任何电子探针都会被快速拔出。
但对于捕食者来说，章鱼柔软的肢体是一顿美味的大餐。所以章鱼进化出了“能够思考的皮肤”，能够在0.2秒内融入背景。这些快速变色的艺术家不仅用皮肤内的色素改变自己的颜色，还能够用光滑的皮肤纹理和身体与腕足的弯曲来完成它们的表演。当它们静静地摇摆自己的两条腕足时，或许可以伪装成一棵海草。
▲擅长伪装的章鱼（来源：pixabay）
章鱼需要强大的计算能力来控制腕足、吸盘、皮肤和双眼。因此，相对于章鱼的体型，它的大脑非常大。章鱼的大脑中有五亿个神经元，是大鼠大脑中神经元数量的2.5倍。
▲不同动物神经元数量对比（单位为百万，从左至右依次为海蛞蝓、大鼠、章鱼与人类）
但它们大脑的解剖结构非常特殊。哺乳动物的大脑类似于一个中央处理器，能够通过脊髓发送或接收信号。
但是对于章鱼来说，只有10%的大脑处于高度集中的折叠状态，这部分大脑分为30叶，以甜甜圈状围绕食管分布。两个视神经叶占30%，剩余的60%大脑则分布在腕足中。
以腕足为例。人们认为腕足有自己的“微型大脑”，这不仅仅是因为腕足中存在神经元，还因为腕足有独立的处理能力。举例来说，章鱼在逃离捕食者时可能会自断腕足，而离体后最多十分钟内，这条腕足还能够继续蠕动爬行。
不过在2011年，日本冲绳理工学院的 Michael Kuba 及其同事通过实验证明，章鱼腕足的运动并非独立于中央大脑。更确切地说，似乎是大脑给出了高级命令，八条腕足中的一条则会自主执行任务。
聪明写到了DNA里？
在芝加哥，一位章鱼神经学家 Cliff Ragsdale 把他的注意力转向了章鱼的DNA。
2015年，通过与日本冲绳理工学院的 Daniel Rokhsar 和 Oleg Simakov 合作，Ragsdale 的实验室成功地对加亚双斑章鱼进行了基因组测序。
结果表明，章鱼有3.3万个基因，多于人类的2.1万个。但是基因数量本身与大脑的能力并没有很大联系，因为水蚤也有大约3.1万个基因。
事实上，章鱼的大多数基因与他们的近亲帽贝（一种海螺）并没有很大区别。不同基因中的一组被称为原钙粘蛋白。
这组蛋白参与了大脑环路的构建，它们允许正确的神经元相互连接。帽贝和牡蛎有17至25种原钙粘蛋白，脊椎动物有70种原钙粘蛋白，以及至少一百种相关的钙粘蛋白。这些参与回路建造的蛋白一直被认为是脊椎动物聪明的关键。
令人震惊的是，章鱼的体内含有168种原钙粘蛋白。
章鱼基因组中另一个引人注目的地方在于一组名为“锌指”的基因。这组基因编码的蛋白质可以以调节基因的转录。
帽贝有约413种锌指，人类有764种，而章鱼有1790种！或许章鱼体内丰富的锌指参与了调节大脑基因网络的工作？
现在，世界各地的团队都在进行类似的研究。章鱼软智力的神秘面纱可能很快就会被硬科学揭开。
作者：Elizabeth Finkel 文 陈德芊 编译
编辑：顾军
责任编辑：姜澎
来源：环球科学