在海洋底部黑暗、隐秘的裂缝中，一场静默的演化奇迹正在进行。章鱼，这种神秘且异常聪明的海洋变形大师，刚刚又揭示了一个非凡的秘密：它可以用自己探索世界的腕足来“品尝”危险，而不是用嘴。

由哈佛大学和加州大学圣地亚哥分校的分子与细胞生物学家及化学家组成的研究团队，发现章鱼拥有一种新奇的感官能力：其吸盘内嵌有特化的味觉感受器，能够检测有害或腐坏的化学物质。该研究聚焦于加州双斑蛸（Octopus bimaculoides），发表于《细胞》（Cell）期刊，为理解章鱼对其化学环境的精妙感知提供了全新视角。

古老生物，现代谜题

章鱼长期以来令科学家和海洋爱好者着迷。它们迷宫般的神经系统、变色的伪装能力以及外星生物般的形态，常使其显得更像是科幻小说而非现实。正是这种奇特之处，吸引着研究人员不断探索。

先前观察已表明，章鱼是出色的触觉捕猎者。它们能将腕足伸入黑暗的裂缝、岩石下甚至瓶子内，似乎能判断哪个物体中有猎物。它们会拒绝腐坏的食物，甚至从自己的卵簇中剔除坏掉的卵。但是，在没有视觉或嗅觉辅助的情况下，它们是如何检测到这些威胁的？

这一谜团促使由哈佛大学Nicholas Bellono和加州大学圣地亚哥分校Sreekanth Chalasani领导的研究团队，将显微镜和化学分析仪转向章鱼最具标志性的附肢——布满吸盘的腕足。

“品尝”卵的实验

研究始于一个奇特的观察：雌性加州双斑蛸在守护卵簇时，会用腕足轻轻拂过卵块，然后毫不犹豫地挑出某些卵并将其丢弃。研究人员想知道：母章鱼如何能分辨哪些胚胎已不再存活？

为了找到答案，他们在受控实验室条件下拍摄了这一行为，并收集了被丢弃的卵。使用电子显微镜检查卵的外表面后发现，这些卵表面的微生物数量远超可存活、健康的卵。

“那是我们的第一条线索，”Bellono说。“母章鱼检测到了那些卵表面的某种化学物质，使其仅通过触觉就能做出精准判断。”

研究团队随后分离了坏卵上存在的微生物种类和化学化合物，识别出约300种在坏卵上出现频率远高于好卵的微生物化合物。

兼具“嗅觉”与“味觉”的吸盘

下一步是弄清章鱼如何检测这些微生物化学物质。研究人员聚焦于章鱼腕足的吸盘——特别是吸盘边缘的细胞，已知这些细胞参与触觉感知。但他们的发现远不止触觉：这些吸盘还含有一类特殊的感受细胞，其功能更像是鼻子和舌头的结合体。

研究团队在培养皿中分离出这些吸盘感受细胞，然后将它们暴露于坏卵中发现的化学化合物。结果令人震惊：当暴露于与腐败或微生物分解相关的化合物时，这些细胞发出强烈的活动信号；而在接触健康卵的化学样本时则没有反应。

“本质上，吸盘同时在品尝和闻味，”Chalasani解释道。“这是一种局部化的化学感知——就像每条腕足上都有一个舌头。但这不仅仅是感知风味，更是危险检测。”

这一发现得到了进一步证实：当团队测试章鱼对涂有类似腐败化合物的螃蟹的反应时，章鱼拒绝进食，用一种明显的推开动作拒绝了螃蟹，这与它们剔除坏卵的行为如出一辙。

深海中的超能力

这种通过触觉进行化学评估的能力，为章鱼带来了巨大优势，尤其是在它们经常捕食的浑浊深海或狭窄裂缝中。这使得它们无需依赖视觉或嗅觉，就能快速做出关于食物、后代和威胁的决策。

“就好像它们的腕足是独立的化学实验室，”Bellono说。“每条腕足都能以一种在动物界中独一无二的方式收集感官数据。”

有趣的是，这种能力也体现了章鱼神经系统的复杂性和自主性。章鱼近三分之二的神经元位于其腕足中，而非中央大脑。腕足能够执行复杂动作、探索新环境，并且现在看来，还能进行化学评估——所有这些都具备半自主性。

超越海洋的启示

除了理解章鱼生物学本身的魅力，这项研究对神经科学、机器人学甚至生物技术都具有更广泛的意义。

“从很多方面看，章鱼就像一种去中心化的智能模型，”Chalasani说。“如果我们能理解它的腕足如何同时处理化学和触觉信息，就可以将这些见解应用于设计更好的自主机器人或用于危险环境的传感器。”

想象一下，一个配备柔软、灵活化学传感器的机械臂，能够“品尝”其触摸的表面——实时检测毒素、腐蚀或微生物污染。得益于章鱼，这一愿景已不再遥不可及。

一窥演化的工具箱

这一发现也为理解演化庞大而富有创造力的工具箱增添了新的维度。动物根据环境演化出各种感官。对于章鱼——一种必须在狭窄、黑暗空间中导航并保护脆弱卵的生物——基于触觉的化学感知是一种优雅的解决方案。

“演化没有赋予章鱼声纳或全能型的敏锐视觉，”Bellono说，“而是赋予了它某种或许更精妙、更有效的东西——能‘品尝’细菌分解产物的指尖。”

尽管许多软体动物和海洋动物都使用各种形式的化学感知，但章鱼的精巧程度——以极高的精度区分数百种化合物的能力——科学家才刚刚开始理解。

仍有太多未知

尽管经过数十年的研究，章鱼在许多方面仍然是个谜。它们的智力、行为以及现在的化学感知能力，挑战着我们对动物能力的假设——尤其是对那些与人类演化路径如此不同的动物。

“这是一个新的感官前沿，”Chalasani说，“而章鱼，再次成为了领路者。”

参考原文： Rebecka J. Sepela et al, Environmental microbiomes drive chemotactile sensation in octopus, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.033.