北京哪家医院的白癜风专科好 http://baidianfeng.39.net/?????????????????????????-编者按-生物学博士梁希同现在德国马普所的一个脑研究所研究乌贼,他想搞清楚乌贼是如何变色的,乌贼变色时的大脑发生了什么。在“一席”的演讲中,梁希同分享了研究乌贼的过程中的种种趣事,以及 次听到乌贼的心声的故事。“除了人类之外,绝大部分动物不会告诉你它看到了什么,你可能永远无法知道动物眼里的世界和我们眼里的世界有什么不同。但是因为乌贼要变色来融入环境,所以它看到的世界是什么样,它就会变成什么样,它心中的所思所想非常诚实地显示在身体上,这就给了我们一个极其难得的可以窥探动物内心世界的机会。”
梁希同也曾为《知识分子》撰稿多篇,解读 进展。以下为他在《知识分子》发表的部分文章:
1.激活表达幸福感的神经,会发生什么?
2.新奇:母爱可改写宝宝大脑基因组?
3.效果好,不上瘾,有这样的止痛药吗?
4. 研究揭示:睡眠时遗忘细胞会清理记忆
(推荐大家直接看视频,生动形象活泼可爱!)梁希同,德国马克斯普朗克脑研究所博士后讲者梁希同● ● ●大家好,我是梁希同,现在在德国马普所法兰克福的脑研究分所工作,在这里我们研究各种各样大脑的功能,但不只限于人类的大脑。今天就想和大家聊一聊我研究的神奇生物——乌贼。每当我跟人说起我研究乌贼的时候,大家首先就会问:好吃吗??和我们平常吃的章鱼、鱿鱼有什么区别?
章鱼和乌贼都属于软体动物里的头足类,因为它们的腿都长在头上。那我们怎么区分它们呢?
我们可以根据它们有多少条腿来区分。章鱼一共有八条腿,平时喜欢独居,生活在浅海的海底。
而乌贼除了有八条差不多一样长的腿之外,还有两条特别长的触手。这两条长触手平时是可以卷起来收在口袋里的,所以你不一定能看到它们,
但是在捕食的时候,它们可以快速地弹射出来抓住远处的猎物,像这样——
我们常见的墨鱼、鱿鱼都属于乌贼,其中墨鱼和章鱼一样,是独居动物,生活在浅海的海底,也就是珊瑚礁周围,生活环境丰富复杂一些。
而鱿鱼的生活环境就比较单调,它们像鱼一样成群结队地在茫茫的大海里游泳,但它们游泳的方向和鱼是相反的——鱿鱼是通过向后喷水的方式倒退着游。
为什么我们要强调它们的生活环境不同呢?这和我们今天的主题有关,在后面我们还会再提到这个问题。
但是无论是章鱼、墨鱼还是鱿鱼,它们都是凶猛的捕食者,会捕食一切比它们小的鱼虾蟹贝。它们的一生都过着快节奏的生活——吃得多,长得快,寿命短。
常见的章鱼和乌贼的寿命只有一年左右,所以需要在短短几个月里快速长大。世界上 的大王乌贼,也只需要一两年的时间,就可以长到一辆公共汽车那么长,生长速度相当惊人。
但我觉得章鱼和乌贼最神奇的地方,是它们拥有一个共同的技能——会变色。大家看,这只原本是黑色的章鱼,它可以瞬间变色,天衣无缝地和背后的珊瑚礁融为一体。
而且更神奇的是,这样的变色能力可以让同一只动物在不同的环境里变成不同的样子。这里的每一张图片里都藏着一只章鱼,大家能找到它在哪里吗?
▲向右滑动查看答案我想即使我标出它们所在的位置,你也很难把它和背景环境区分开来。像这种以万变应万变的技能,使得它们尤其能够适应珊瑚礁这种丰富多彩的环境。
同样生活在这样环境里的墨鱼,也是变色高手。再来考验一下大家的眼力,你们能找到它在哪里吗?
▲向右滑动查看答案乌贼会吓人!
乌贼的快速变色能力,除了用来隐藏自己以外,还可以用来和同类交流。比如说雄性和雌性会在身上变出不同的图案,作为爱情的信号。
像上面有鲜艳斑马花纹的就是一只雄性乌贼,下面这只图案比较斑驳的是雌性乌贼。当它们在约会的时候,如果出现第三者——另外一只拥有鲜艳斑马花纹图案的雄性,一场恶战就在所难免。
但是有时候你会看到一些比较滑稽的变色,比如中间这只乌贼,看起来像是人格分裂了,
它的左边身体变出了代表雄性气质的鲜艳斑马纹——为了吸引左边的雌性,但同时它的右半边身体伪装成了雌性的花纹,使得在右边远处观望的雄性乌贼以为它是雌性的,就不会来跟它打架了。
除了和同类交流之外,乌贼还会在捕猎的时候给猎物播放高速频闪动画来把猎物炫晕。
大家看这只乌贼,它在抓一只螃蟹。
它们还会通过变色来恐吓敌人。
这里它原本是试图模仿这个背景,
但是在我的同事向它招手的时候,它会突然先变白,然后再朝着手的那一侧变出一个黑色的眼点,这个眼点就像很多蝴蝶翅膀上的眼睛一样,都是用来吓人的。
那么乌贼和章鱼是怎么做到控制皮肤瞬间变色的呢?这是我正在研究的内容。
最聪明的无脊椎动物
为什么我们想研究章鱼和乌贼呢?这个世界上已知大概有万种动物,各自生活在各种各样的环境里,有着千奇百怪的样子和生活方式。在如此庞大的生物类群里,无脊椎动物占了96%的种类。
但是目前绝大部分的生物学研究,都集中于以人类为中心的脊椎动物,特别是哺乳动物上,而这仅仅代表世界上千分之三的动物物种。在无脊椎动物中,被研究得比较多的是果蝇,这代表着物种最多的那个类群——昆虫。
仅次于昆虫的第二大类群就是软体动物,与之相关的研究却很少很少,我们研究的章鱼和乌贼就属于这一类。我们想研究章鱼和乌贼,是因为从它们的大脑和行为的复杂程度来看,它们无疑是最聪明的无脊椎动物。章鱼和乌贼拥有的脑细胞数量和小猫差不多,它们的大脑占身体的比重接近于人类。它们会学习新的技能,会记住在迷宫里走过的路径,会使用工具。如果你把章鱼关在一个罐子里,它能很快找到办法从里面把这个罐子旋开。
这个正在和罐子里的章鱼抢夺一面镜子的人叫Graziano,这是两年前他为我们上课时的照片。
大概在30年前Graziano做过一个实验,他教章鱼蓝色的球代表有食物,白色的球代表没有食物,章鱼试过几次之后,就学会了这个规则,只要蓝色球出现,它就游过去吃。更神奇的是,与此同时在隔壁水缸的另外一只章鱼,它仅仅隔着玻璃观察到这个场景,也理解了这个规则。
这就说明以章鱼的智力水平,它不但可以通过自己的探索来进行学习,甚至还可以通过观察同类进行学习。这种可以理解同类并且从中学到规则的能力,也是我们人类构建社会和文化的一个基础。
无论是果蝇还是章鱼,它们大概在6亿年前在进化树上就已经和人分开了,那时我们的共同祖先是没有脑的蠕虫。
六亿年的时光,脑的进化沿着这三条不同的道路各自发展到了 。通过比较这三种动物截然不同的大脑,我们一方面可以尝试了解复杂的大脑是如何进化出来的,另一方面我们还可以了解到除了人脑之外,还有什么样的结构可以产生智能。
比较这三种截然不同的大脑,会发现它们可能会采用完全一样的方式来实现同一个功能,比如说生物钟。我博士期间研究的是果蝇的生物钟如何控制它们每天的作息规律。
这一类其实是属于神经细胞 层的架构,是在6亿年前的蠕虫祖先就已经有的。人们 在果蝇里发现了控制生物钟的基因,后来发现包括人在内的所有动物其实都是用这些基因控制生物钟。
而我们比较这三种截然不同的大脑,可能会发现的另外一种情况是,它们会采用不一样的方式来实现同一个功能,比如说实现视觉。章鱼和人的共同祖先还没有进化出眼睛,它们俩在没有互相借鉴的情况下,各自从零开始发明出了眼睛。
如果你对比它们眼睛的结构,会发现章鱼和人类眼睛的解剖结构,和它呈现的物理原理几乎是一模一样的。
但如果再仔细看你会发现,在人和章鱼的眼睛里,感光细胞和背后的视神经纤维连接到大脑的走向其实是相反的。
这就说明它们是通过不同的途径,来构建起这样相似的眼睛结构。章鱼和人类眼睛结构的殊途同归,也就说明了这样的结构和原理,可能是目前为止生物进化发现的用来实现视觉的 解。
但与此同时,实现这一功能的 解可能不止一个,比如说果蝇就采用不同的方式来构造眼睛。
果蝇的复眼会给每一组感光细胞都装上一个透镜,相比于人和章鱼,果蝇眼睛的分辨率会比较低,但灵敏度会更高,视野也更广阔,这可能也是更符合果蝇需求的一种设计思路。所以说在有些情况下,实现同一种功能,不同的生物可能会采用不同的方式,我们称之为趋同演化。
比较这三种不同的大脑,我们可能还会遇到第三种情况,就是它们各自会有一些别人没有的功能,比如说章鱼的变色能力。在开始研究章鱼和乌贼之前,我曾养过一只变色龙。
但当我看到章鱼和乌贼变色的时候,我才发现变色龙的变色能力简直弱爆了,于是我决定要研究章鱼和乌贼的变色能力。
别再问我乌贼好不好吃了
目前我们实验室还没有办法大规模地养章鱼,所以我们在研究同样善于变色的一种墨鱼,叫做欧洲普通乌贼。那我们在实验室用的乌贼是从哪里来的呢?
我们先请渔民从大海里收集它们的卵。这些卵的直径大概一厘米,在实验室里发育一个月之后,你就可以透过透明的软壳看到还未出生的乌贼宝宝在里面翻滚,
出生之后还不足一厘米的乌贼宝宝就会变色了。
但其实乌贼也很难养,它一言不合就会朝你喷水、吐墨。它们只吃活的虾,而且吃得特别多,疫情期间为了持续供应它们吃活虾,我们也是大下血本,所以不要再问我它们好不好吃了,我实在舍不得吃它们,好不容易养大的。
它们吃得多,长得也快,出生一个月之后可以长大5倍,再过5个月还可以再长大5倍。
而且因为它们会变色来隐藏自己,所以我们一直无法确切地知道我们到底养了多少只乌贼——总有几只藏得太好,我们根本就找不到它们。
我们的实验进行得顺不顺利,其实得看乌贼的心情。如果它们心情好,就愿意配合我们工作。我们会给乌贼看不同环境的照片,看它如何改变自己身体的颜色、图案来隐蔽在这个环境里。比如说给它看一张沙滩的照片,它就会在身体上显示出像沙滩的纹理,
▲如果你还没有找到它在哪里的话,可以