一个八月的下午，哥伦比亚大学神经科学博士后蒂萨·蒙加维(Tessa Montague)站在祖克曼研究所一间没有窗户的实验室里，身处街道下方几层楼处，凝视着一只矮小的切身鱼，这是一种与章鱼相近、大小约为成人手掌的软体动物。切身鱼游泳在一个散放着人造海草和岩石的盐水 tank 中，它的裙状鳍在轻轻扇动，身体上出现了一波波明暗交替的带状图案，如同 shifting shadows。片刻之间，这些波动的条纹停止了移动。蒙加维博士说：“我们不知道它们代表什么意思或为什么这样做。”随后条纹又开始波动起来。“但它们真的很惊人。”在她周围，100多个类似的 tank 装着200多只矮小的切身鱼，整个房间充满了水泵的嗡嗡声和盐水的味道。有一个 tank 中，一只切身鱼变暗以融入人造海草丛。另一个 tank 中，居住的切身鱼身上有白色斑点。第三个 tank 中的切身鱼在 tank 顶部附近漂浮时，皮肤变得苍白，仿佛在等待食物。被称为 Coleoid cephalopods 的动物群——包括切身鱼、章鱼和乌贼——已经让科学家们费思忧虑了几个世纪。它们拥有庞大的大脑，这些大脑完全独立于脊椎动物进化而来，能够解决问题、形成记忆并参与社会行为。亚里斯多德曾在希腊莱斯博斯岛的一个海湾中观察过切身鱼，称它们为“最狡诈”的软体动物。一些 cephalopods，包括切身鱼，能够以惊人的精确度进行伪装，改变皮肤的图案、颜色和质地，以匹配珊瑚礁和沙质海床。科学家们一直渴望理解这种非凡的转变背后的神经基础。切身鱼——研究表明它是色盲的——是如何感知视觉世界并在短短一秒内将其投影到皮肤上的？蒙加维博士说：“它正在向你展示它的世界感知。”“除了人类之外，没有其他动物能向你展示它所看到的事物或告诉你它所看到的事物。”蒙加维博士及其同事们取得了重要进展。在9月份，他们宣布成功创建了第一只转基因切身鱼，将外源基因插入其 DNA 中，并传给后代。他们的目标是培育一种切身鱼，其神经元每次活跃时都会闪烁，从而帮助研究人员绘制伪装在大脑中的生成过程。蒙加维博士说：“如果我们能在伪装过程中观察大脑内部，就能看到大脑如何表示视觉世界。”
“就像抓住一朵云”
切身鱼通过操纵数百万个色素细胞——称为 chromatophores——来改变颜色，这些细胞就像电视显示屏中的颜色像素。每个 chromatophore 含有单一的色素，细胞按层排列：黄色或橙色在上层，红色在中间，棕色或黑色在下层。由 motor neurons 控制的微小肌肉使 chromatophore 扩张或收缩，从而显示更多或更少的色素。色素细胞的层叠产生了额外的色调，动物还有其他专门的细胞可以产生 iridescence 或 shimmer 效果。有些物种能产生比其他物种更广泛的颜色和图案，有助于躲避捕食者、狩猎和交流。Flamboyant cuttlefish 是一种原产于印度太平洋水域的物种，能在皮肤上产生丰富多彩的红色、黄色和紫色图案。University of Chicago 的神经生物学家克利夫·拉格斯代尔(Cliff Ragsdale)说，切身鱼匹配环境的能力如此之快，以至于看起来像是一种反射。然而它如此复杂且多变，以至于暗示了更高级别的认知处理——“就像对我们来说，语言的产生一样”，他说。“其中有太多的谜题。”为了伪装，切身鱼必须首先感知场景，选择合适的图案，然后动员数十万个 chromatophores 来生成它。过去的研究表明...
来源: New York Times Top Stories · 由HeadlinesBriefing整理摘要