章魚：生活在地球的“外星生物”

大家都知道，章魚是一種非常聰明的動物，它們可以像人類一樣使用工具，比如拿椰子殼當盔甲；它們具有縝密的邏輯思維，甚至被請來預測世界杯結果；它們還會和飼養(yǎng)員斗智斗勇，巧妙地選擇時機從水族館里逃跑越獄。

此外，它們的生理構造奇特，顛覆了人類的認知：地球生物的體型，大部分是左右對稱，而章魚卻是中心對稱；有三顆心臟、九個大腦、藍色血液，可以再生的觸手，柔軟無骨的身體，隱身、變色偽裝的能力，以及極其特殊、復雜的基因結構，難怪總有人懷疑它是“外星生物”。正因為如此，它們也成了許多神話怪獸的原型，比如北歐神話中的北海巨妖、挪威海怪，體長為155米、體重達330噸的深海巨獸“克拉肯（Kraken）”。

幾千年來，它鬼魅的身影為人類帶來了恐懼，成了無數(shù)水手揮之不去的噩夢。同時，它柔軟無骨的身體和變色偽裝的能力也為藝術、歷史、科學乃至精神信仰帶來了無盡的靈感和素材。

章魚不是魚，與蝸牛、田螺是遠親

“來者何魚？報上名來！”“我不是魚，我是章魚！”“‘外星生物’來了，快跑。”你看，在生物界混，如果不想做無名小卒，快速、準確地報出自己的“姓名”就顯得尤為重要。

章魚屬于動物界、軟體動物門、頭足綱、八腕目、章魚科，下有26屬252種。

“軟體動物門”的成員，身體內(nèi)部沒有硬質(zhì)骨骼支撐，其形狀和驅(qū)動都依靠肌肉完成，例如蝸牛、田螺等都是章魚的遠房表親。正因為章魚屬于軟體動物門，其身體的形狀能千變?nèi)f化，可以鉆進小小的洞、爬進長長的管子。

怎么理解“頭足綱”呢？請同學們摸摸自己的腦袋、捏捏自己的肚皮、拍拍自己的大腿。相信聰明的你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，人類亦或是我們熟悉的小貓、小狗，都是由頭、軀干和四肢組成的。而“頭足綱”動物（主要包括變色三兄弟：章魚、烏賊和魷魚）的頭和足是直接相連的。

值得注意的是，章魚屬于“八腕目”，它有八只長滿吸盤的腕足，因此被稱為“八爪魚”。但是它的堂兄弟烏賊和魷魚，則隸屬于“十腕目”，它們有十只腕足。同學們，如果有機會去海鮮市場，可別把它們弄混了哦。

章魚是色盲，但它會變色

科學家通過對頭足綱動物進行解剖，發(fā)現(xiàn)它們眼睛里沒有像人類眼睛中用于形成彩色視覺的視錐細胞，因此得出結論：大多數(shù)頭足綱動物是色盲，除了黑白，根本分不清其他顏色！

最新的研究顯示，除了眼睛以外，章魚等頭足綱動物還能依靠皮膚中的感光細胞對光線和色彩進行感知，并通過調(diào)控皮膚表層的三類變色細胞，擁有了超級變色能力。

第一層稱之為“色素細胞”，每一個色素細胞含有一個可塑性的囊體，囊體內(nèi)含有紅、黃、棕等不同顏色的蛋白。這些囊體又與放射狀肌肉相連，肌肉的收縮或放松，導致不同類型色素囊體的收縮與擴張，進而讓皮膚呈現(xiàn)出不同的顏色。不過，這種囊體收縮擴張的機制，只能讓章魚在紅、棕、黃色之間進行切換，跟“千變?nèi)f化”相比還是存在很大差距。

現(xiàn)在就有請第二類變色細胞——虹細胞閃亮登場?！昂缂毎币蚱淠軌虍a(chǎn)生繽紛絢麗的彩虹色而得名。同學們玩過泡泡機吧？在太陽底下，飄向空中的肥皂泡泡會呈現(xiàn)出五彩繽紛的彩虹色。這種彩虹色，是由于光線進入泡泡后，經(jīng)歷了多次反射和折射，形成了“光的干涉”效果。類似的，科學家通過對虹細胞進行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)了由蛋白質(zhì)構成的片層結構，這些片層結構的折射率與周圍空間存在差異，導致光線會發(fā)生多次折射與反射，并在虹細胞表面發(fā)生光的干涉效應，進而產(chǎn)生變幻無窮的彩虹色。這樣的色彩涵蓋了長波紅黃光到短波藍綠光，讓章魚具備了連續(xù)的色彩調(diào)控能力。

這樣彩虹色的變色能力是不是很神奇？那么，章魚的虹細胞又是如何形成的呢？科學家們通過DNA（脫氧核糖核酸）序列比對分析，發(fā)現(xiàn)虹細胞中蛋白質(zhì)片層的主要成分竟然來自于一種發(fā)光細菌——費氏弧菌。

章魚體內(nèi)為什么會存在細菌基因的DNA呢？在漫長的物種演化過程中，費氏弧菌先是進入到烏賊、章魚祖先們的身體里，形成了“共生關系”：其祖先負責捕食、獲取營養(yǎng)，并且供養(yǎng)著身體里的費氏弧菌，而費氏弧菌則通過自身發(fā)光，讓其祖先在伸手不見五指的深海里獲得寶貴的光線。漸漸地，烏賊章魚的祖先們發(fā)現(xiàn)，這發(fā)光的功能可真有用！這發(fā)光的基因可太棒了！于是，在漫長的共生過程中，這些費氏弧菌基因逐漸地整合到了章魚烏賊的基因組中，并逐漸演化成能夠主導彩虹色形成的強大基因。這樣的基因漂移大法，讓我們不得不感嘆自然界的神奇與巧妙。

最后，我們再來看看最后一類細胞——白色素細胞。同學們，你們平時都用什么寫字畫畫呀？沒錯，是白紙！白紙能為各種各樣的顏料提供高對比度的襯底，讓各種顏料的色彩呈現(xiàn)達到極致。同樣的，章魚的白色素細胞也可以起到這樣的效果。

從神話故事到技術創(chuàng)新

外形詭異、千變?nèi)f化的章魚是中外神話故事和文學作品中的常客，在人類的想象中，這種聰敏狡猾、長著八只觸手的動物簡直完美契合“外星生命”的形象。這種“外星生命”表現(xiàn)下所蘊藏的“外星科技”，也為人類帶來了無限靈感。

根據(jù)章魚的柔性腕足，科學家和工程師開發(fā)出了可以360°自由旋轉(zhuǎn)并且抓取物體的仿生柔性機械臂，在深海和航天領域都極具應用前景，既可“上九天攬月”又可“下五洋捉鱉”。

而其超強的變色能力更是軍事偽裝技術的期望與夢想，人們嘗試了各種機械結構、化學材料以及電控、氣控、液控等模式復刻“變色細胞”。然而，在面對自然界的鬼斧神工時，人類暫時只能嘆為觀止，人造變色系統(tǒng)的變色能力始終無法與章魚相媲美。

小朋友們，你們想成為神奇的“章魚”博士嗎？我們期待著，未來的你，帶上好辦法來“復制”章魚千變?nèi)f化的變身大法，擴展人類認知的邊界。