人类与恐龙更密切相关,而不是章鱼。我们的谱系从Cephalopods分裂—包含章鱼,鱿鱼和墨鱼的无骨类—有一半十亿年前。 章鱼大脑 缺乏脊椎动物大脑的主要解剖学特征,而大多数动物的神经元在其双臂上分布而不是头部。

然而,章鱼是极其聪明的,较大的大脑比鸟类和哺乳动物除外的所有动物。它们能够高阶认知行为,包括刀具使用和解决问题,甚至讨论如何 拧下罐盖 进入食物。越来越多,一些研究人员暗示章鱼的智慧和纯粹的差异与人类的差异可以使它们成为推断复杂脑功能的常见规则的理想模型,除了揭示新的神经故障地区的头孢氨酸已经演变。

科学家经常转向动物,其中 果蝇 果蝇,斑马鱼和 Caenorhabditis elegans. 线虫,获得生物洞察力和理解。但是所有被广泛研究的“model species”在实验室中易于提高,啮齿动物如小鼠在理解大脑的作品中是最有用的。

“鼠标的优点是其大脑与人类大脑相似,而章鱼的优势是它非常不一样,” says Gül DöJohns Hopkins大学的神经科学家Len。她说,比较和对比这些系统,她说,“为您提供减少的逻辑力量。”她注意到,Nematodes和Fruit苍蝇也非常异常,但章鱼在复杂性方面蚀了这些同伴的途径。认识到独特的机会Cephalopods提供广泛不同但高度复杂的生物DöLEN和其他神经科学家的根源于于他们成为现场最新的模型生物体。

使用章鱼洞察力最初是在20世纪60年代提出的神经生理学家J. Z. Young。当科学家测序时,这一想法在2015年迁移到2015年 第一个章鱼基因组,为加州双点章鱼。“整个基因组开辟了你之前没有的巨大信息,”芝加哥大学神经生理学家Clifton Ragsdale表示,他共同撰写了章鱼基因组研究 自然.

研究人员表示,与其他模型物种与其他模型物种一样,发表章鱼基因组铺平了批判性调查模式。这些包括使用基因工程来探讨大脑如何工作,放大在特定基因的表达方式,并通过计算章鱼基因与其他物种之间的差异来探索进化。

“我们在与这些非凡的动物一起使用的真正令人兴奋的时刻,”Caroline Albertin表示,在伍兹洞,质量的海洋生物实验室进化发育生物学家。和基因组研究的主要作者。“我们需要探索的巨大的研究和问题。”

为此,研究人员已经开始开发与使用小鼠或苍蝇合作的相同分子工具的Cephalopod版本,以获得理所当然。去年夏天 目前的生物学,阿尔伯特辛和她的同事描述了 第一个Cephalopod基因敲除 (灭活基因学习它的作用)。现在,同一团队正在研究基因敲扣,例如,让科学家将活性指标插入章鱼细胞。海洋生物实验室研究员Joshua Rosenthal表示,这一过程将让他们实时研究动物的神经活动,他共同撰写了淘汰赛。“一旦我们得到下一步,” he says, “我认为社区只是开始爆炸。”

研究已经加速了。 2018年D.öLen和Co-Auther Eric Edsinger 用mdma给药章鱼 并且发现虽然它们通常是反社会的,但它们对人类所做的方式反应一种药物诱导的神经递质血清素:他们可以放松并变得更加善于交际。通过基因组分析,科学家们还证实章鱼具有相同的血清素转运蛋白,即MDMA在脊椎动物中结合。据报道称 目前的生物学,这一发现表明社会性可能涉及分子机制,而不是根植于特定的脊椎动物脑区。

其他实验室正在调查偶数手术臂的感觉和与其环境相互作用,以最小的大脑输入。去年秋季研究人员 报道 细胞 章鱼吸盘中的专业受体检测它们接触的表面上的化学物质,使他们能够通过触摸来味道。“这是我们如何考虑研究所有形状和尺寸的生活的例子,以真正了解分子和细胞适应如何引起独特的有机体特征和功能,”哈佛大学的尼古拉斯Bellono说,哈佛大学的分子和细胞生物学家和高级作者 细胞 study.

科学家很快就会有更多的资源来吸引。 2016年海洋生物实验室发起了一个 Cephalopod繁殖计划 文化研究动物。 Albertin和Program Manager Bret Grasse现在与D一起使用ölen和其他同事序列的基因组 八达通智利亚—a golf ball–坦伦典大的中美洲物种,是章鱼模型生物的主要候选人。 o. chierchiae'S小尺寸会使它成为饲养在实验室中的理想选择,并且与其他一些其他章鱼物种不同,科学家们已经讨论了如何繁殖它。

Cephalopods毫无疑问会给基本生物学带来更多的见解。技术突破也可以追随。材料研究人员对动物的皮肤感兴趣,以获得其令人难以置信的伪装能力,例如,计算机科学家可能会在章鱼的单独学习和 内存系统—一个用于愿景和一个用于触觉感官—用于机器学习的新方法。

章鱼也可以激发生物医学工程进步。 Rosenthal正在研究Cephalopods'令人难以置信的RNA编辑率,这有一天可以导致新技术来擦除在人类基因组中编码的不需要的突变。 ragsdale正在调查偶数呼吸如何快速再生他们的手臂,神经绳索和所有;这可能有一天可能对失去四肢或有脑或脊髓损伤的人类的疗法有助于治疗。“生物学几乎弄清楚了几乎所有东西的解决方案,” Rosenthal says. “我们必须找到它。”