章鱼的交接腕，可以有多敏感

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撰文 | 科迪·科捷（Cody Cottier）

章鱼的交配依赖一种奇特的解剖结构。雄性章鱼没有阴茎，替代它的是一条特殊的交配腕，称为交接腕（hectocotylus）。雄性章鱼会把这条腕伸进雌性章鱼的外套膜里四处探查。外套膜是一个位于章鱼眼睛后方的球状结构，容纳了它们所有的器官，包括生殖器官。找到雌性的卵巢后，雄性章鱼便会将一个精子囊沿着交接腕滑下去，送入外套膜中。在这个过程中，雄性章鱼其实看不见自己在做什么。那么，它怎么知道自己找到了释放精子的正确位置？答案就在于交接腕本身。

在一项发表于《科学》（Science）的研究中，研究人员发现，雄性加州双斑蛸（California two-spot octopus）的交接腕能够感知雌性输卵管释放的性激素，而输卵管是通往卵巢的通道。

章鱼腕足吸盘中的化学触觉受体（chemotactile receptor），让它们能够通过触摸来“品尝”周围环境。不过，加州双斑蛸通常不会用交接腕捕猎或探索海底。不交配时，雄性会把它贴近身体收着。尽管如此，哈佛大学分子生物学家巴勃罗·维勒（Pablo Villar，论文的第一作者）说，这条附肢就像其余七条腕足一样，布满了受体。

为了弄清这些受体的作用，维勒和同事在实验室中诱导一对加州双斑蛸交配。由于章鱼可能具有攻击性，他们在水箱里安装了一块隔板，并在上面开了几个小孔，好让它们先熟悉彼此。这样的布置看起来并不适合亲热，但令人意外的是，雄性章鱼只是伸出交接腕越过隔板，就开始了交配。研究人员又测试了另外4对加州双斑蛸，获得了相同的结果，即使在完全黑暗的情况下也是如此。“它们让整件事看起来非常、非常神奇。”维勒说。

章鱼是高度依赖视觉的动物，会通过肢体语言和体色变化进行交流。但这些显眼的方式似乎并不是它们交配所必需的。“它们不用任何视觉线索，只依靠触摸就能完成交配。”维勒说。他和团队推测，雌性章鱼一定会释放某种化学信号引导雄性。

他们发现，雌性章鱼的输卵管会产生一些酶，用于合成性激素孕酮（progesterone）。这种激素似乎会吸引交接腕。当研究人员在水箱隔板的小孔上接上一些小管，并在每根管子中涂上不同的化学物质，雄性加州双斑蛸很快就会被含有孕酮的那根吸引。即使是离体的交接腕也会对孕酮作出反应，但并不会对其他化学物质有反应。

许多动物在交配时都会一定程度依赖对性激素的检测，但感知这些激素的器官，通常会与输送精子的器官分离。在雄性加州双斑蛸身上，交接腕会同时承担这两项功能。维勒在哈佛大学的博士后导师、分子生物学家尼古拉斯·贝洛诺（Nicholas Bellono，该研究的通讯作者）说，这样一来，“你就能在释放精子的部位确认，那就是准确的位置”。

加州双斑蛸

不同章鱼物种的雌性可能具有独特的化学特征，而雄性的受体也可能经过调适，只对正确的激素组合产生反应。如果真是如此，这种交配策略或许有助于维持物种之间的界限，并且有可能催生出新物种。意大利那不勒斯费代里科二世大学（University of Naples Federico II）的动物学家安娜·迪科斯莫（Anna Di Cosmo）在随这项新研究一起发表的评论文章中写道：“物种边界不仅会由生物携带的遗传基因塑造，也由决定生物如何感知彼此的分子系统塑造。通过重塑感知，演化能重塑繁殖，而繁殖又会重塑生命之树。”

耶鲁大学医学院（Yale School of Medicine）的神经生理学家埃琳娜·格拉乔娃（Elena Gracheva，并未参与这项研究）表示，判断所有章鱼是否都以这种方式交配，或者是这些感觉系统可能在演化中发挥什么作用，都还为时过早。不过，这项研究从自然状态下的观察开始，一直推进到细致的分子分析，研究的彻底性令她印象深刻。“你先看到一些非常醒目的动物行为，然后一路深入到单个分子的作用，我觉得这些研究工作非常漂亮。”她说，“但我会说，这只是发现的开端。”

本文选自《环球科学》6月刊“前沿”栏目。