海星：無心無腦，照樣活得很好

馬睿棋

輻射對稱的身體

一眼看去，海星和常見的小貓、小狗最大的不同是身體對稱方式的不同。從魚類、青蛙、蛇、蜥蜴到包括人類在內的哺乳動物，都是脊椎動物，都有一條脊椎骨橫貫胸腹。脊椎骨就是身體的對稱軸，可以像折紙一樣把左邊和右邊的身體重合地折在一起。而海星體內沒有脊椎骨，身體是輻射對稱的，有5條輻射軸。只要把海星的身體略微旋轉72°，從老位置換到新位置的海星看起來還是一模一樣。同學們可以畫一只海星，旋轉了試試看。

簡單的身體結構

無脊椎動物的身體復雜程度比脊椎動物低很多。比如海星，沒心，沒腦，然而照樣活得很好。那么，海星有什么呢？

吃飯是動物第一重要的事情。所以，海星有口、肛門、消化腺、胃，并且有兩個胃：幽門胃用于消化食物，賁門胃則充當人類的手。遇到蛤蜊、扇貝等難消化且形狀不規(guī)整的食物時，海星就把賁門胃吐出來，包裹住食物后，分泌消化酶，把食物消化成不扎嘴、軟軟的一團后，再將賁門胃滑回體內。人類有手抓飯，海星有胃包飯。

運動是怎么實現的

海星的5條腕足沒有關節(jié)，于是它們和其他棘皮動物一樣，發(fā)展出一套水管系統(tǒng)，每條腕足里都有分支，就像一套液壓機一樣，讓腕足彎曲離地或者貼地伸平，從而實現身體的移動。而且也像真正的液壓機一樣，水管系統(tǒng)里的液體與海水等滲，并且這些液體不與外界進行交換。篩板就是隔絕海水和水管系統(tǒng)的隔板。

那么，問題來了！海星的身體是輻射對稱的，如果水管系統(tǒng)發(fā)揮作用，5條腕足各自向外伸展，那么彼此的力量抵消，海星還是無法移動。而事實上，海星卻是能夠自由行走的。海星沒有大腦，是如何實現往哪個方向運動的呢？

海星雖然沒有大腦，但是有神經系統(tǒng)，分布在5條腕足內，獨立地感受周圍環(huán)境并作出行動反應。此外，海星的神經系統(tǒng)雖是分散式的，信息卻是高度共享的。圍繞著身體中央部位的嘴，海星建立了一個神經環(huán)，和5條腕足內部的神經連接在一起。

5條腕足對外界環(huán)境的反應，都反饋到這個中央神經環(huán)路上，便實現了信息共享。如果一條腕足伸平或彎曲的動作幅度特別大，其他4條腕足感受到這個信息后，就會自覺跟隨，而放棄自己原本的運動方向。這樣，5條腕足就可以協(xié)調地同步運動。而那條動作最激烈的腕足，就是本次行動的“支配腕”，當家做主。

給我們的啟示

海星不需要中央指揮系統(tǒng)就可以協(xié)調運動，這給了科學家很好的啟示。設計機器人時，人們總想為機器人設計一個和人類一樣的大腦，統(tǒng)領機器人全身，對環(huán)境作出反應，并執(zhí)行相應的任務。然而，這似乎是可望而不可即的科幻。如果借助海星的分布式神經模式，是否可以將機器人的自主決策系統(tǒng)適度簡化并具備一定的可行性呢？