章鱼聪明又奇怪迷人的生物具有令人难以置信的解决问题的能力和令人惊叹的迷彩。 但总体而言,它们的寿命很短,通常只有一到两年。
那是因为他们是半生的,这意味着它们在死亡前只繁殖一次。 对于雌性章鱼来说,一旦产完卵,就完了。
事实上,母亲甚至停止喂食——她会留下来照顾她的蛋,直到它们孵化,慢慢饿死。 在被圈养的最后阶段,有时她会撕下自己的皮肤,吃掉自己触手的尖端。
现在,科学家们已经弄清楚为什么会发生这种可怕的情况。 它与章鱼眼睛之间的视腺有关。 类似于人类脑下垂体的腺体。
1977年,研究人员移除了这个腺体并发现章鱼的母性本能消失了。 她抛弃了自己的蛋,重新开始进食,并且活得更长了。
生殖器官的成熟似乎是由视腺分泌物驱动。 这些相同的分泌物似乎使消化腺和唾液腺失活,从而导致章鱼饿死。
在新的研究中,芝加哥大学的神经生物学家使用基因测序工具来描述雌性加州两斑章鱼视腺产生的精确分子信号(双斑章鱼)复制后。
他们还描述了母亲行为的四个不同阶段,并将这些阶段与这些信号联系起来,解释了视腺如何导致她的死亡。
“我们正在将头足类动物研究带入 21 世纪,还有什么比揭开一个长久以来令头足类生物学家着迷的器官更好的方法呢?”神经生物学家 Z. Yan Wang 说。
“当你真正看到它们时,这些行为是如此独特和刻板。这真的很令人兴奋,因为这是我们第一次能够查明这种戏剧性行为的任何分子机制,对我来说,这就是研究神经科学的全部目的。”
第一阶段是成熟的、未交配的雌性,它是活跃的、敏捷的、有攻击性的猎人,花很多时间在她的巢穴之外。
在第二阶段,在育雏结束后,她会照看她的蛋,抚摸它们并向蛋上吹水。 她不会主动出去打猎,但她可能偶尔会捕捉到冒险靠得太近的不幸螃蟹。 这持续大约 3 到 4 天。
在第三阶段,她完全停止进食,变得更加无精打采。 这持续8到10天。
最后,在第四阶段,她变得焦躁不安。 研究人员观察到,章鱼会猛烈地撞击水箱,把自己打扮得衣衫褴褛,触手纠缠在一起,变得苍白、憔悴,然后在卵孵化后不久就死亡。
研究人员在这四个阶段分别收集了章鱼的视腺,并对 RNA 进行了测序,以查明究竟发生了什么。
在交配之前,章鱼会产生高水平的神经肽,这是一种类似蛋白质的小分子,与许多动物的摄食行为有关。 交配后,神经肽的产生急剧下降。
交配后,章鱼的儿茶酚胺、调节胆固醇代谢的类固醇和类胰岛素因子的产量有所增加——这是第一次将视腺与与繁殖无关的功能联系起来。
这一发现表明,视腺不仅仅产生一种激素来调节繁殖,而是使用多种信号通路,可能是为了让章鱼妈妈看管她珍贵的卵。
这些途径是如何发生的仍然是一个有待解开的谜题——交配后启动的神经递质是否会针对促进母性本能的生殖组织,或者关闭消化功能以使其更接近卵子,目前尚不清楚。
“以前我们只知道视腺,感觉就像看电影预告片一样,”王说。 “你已经了解了正在发生的事情的要点,但现在我们开始了解主要角色,他们的角色是什么,以及更多关于背景故事的信息。”
同样未知的是,为什么雄性章鱼在交配后不久也会死亡,尽管它们没有同样的父母义务来照顾卵。 因此,对于我们的触手朋友来说,仍有很多谜团有待解开。
该团队已将论文发表在实验生物学杂志。