章魚有9個大腦能編輯基因，智商高到無法理解，為何沒發展出文明
按照進化論的觀點，生物演化出脊椎，是發展出更高智商的敲門磚。因為脊椎讓生物體內的神經高度集中，反應速度明顯加快，并且還有利于大腦向更加高級的結構演化。事實也確實如此，如果盤點世界上最聰明的動物，其中絕大多數都是脊椎動物。比如人類、黑猩猩、大象、海豚、烏鴉等等。
Tips：章魚科的種類共有26屬252余種海洋軟體動物，它們的大小相差極大。普通章魚的體型中等，廣泛分布於世界各地熱帶及溫帶海域，棲于多巖石海底的洞穴或縫隙中，喜隱匿不出。
但凡事都有例外，章魚也是地球上少有的高智商生物，然而它卻是一個神經分布松散的軟體動物。這讓生物學家感到不可思議，為什么章魚如此特殊，它的高智商究竟從何而來？未來有沒有可能發展出文明呢？
章魚到底有多聰明？
如果單從神經元數量的角度來看，章魚的智商不應該有多高，它全身的神經元數量大概只有5億個，是白鼠的2.5倍，但數量卻沒有貓多，更趕不上神經元比較發達的靈長類動物。不過神經元數量也不是決定智商的關鍵因素，比如大象的神經元數量是人的3倍，結果還是變成了人類的玩物。章魚的厲害之處在于，依靠這么少的神經元，居然有著不輸于猴子的智商。Tips：神經元是神經系統最基本的結構和功能單位，分為細胞體和突起兩部分。細胞體具有聯絡和整合輸入信息并傳出信息的作用。突起是接受其他神經元軸突傳來的沖動并傳給細胞體。
在大自然中，章魚是優秀的偽裝高手，這不僅僅局限于它皮膚細胞的變色能力，它還是海洋中少數會使用工具的軟體動物。比如有些章魚可以把貝殼拿起來當做盾牌使用，甚至有的學會了把兩瓣椰殼合起來藏匿其中。而在人工飼養下的章魚表現出了更加驚人的能力。它們可以快速掌握迷宮的出口位置，也可以擰開瓶蓋吃到里面的食物。讓人感到意外的是，章魚的學習能力非常強。如果把一只新的章魚放進來，只是觀察老手章魚的行為，新章魚也會立刻領悟到擰瓶蓋的訣竅。
Tips：靈長目Primates，是哺乳綱的1個目，共2亞目16科約78屬514余種。靈長類動物是我們星球上最具智慧的一類物種,甚至我們人類自身都起源于這一群體。
對比之下，峨眉山那幫搶了游客水瓶卻不知道怎么打開的猴子，簡直是丟了靈長類動物的臉。而且更有趣的是，章魚也能像我們人一樣鬧情緒。在2008年的德國科堡市海洋之星水族館出了一件怪事，工作人員早上上班的時候，接連兩天發現水族館短路停電。為了查明事故原因，它們輪流守夜，結果發現罪魁禍首是一只六個月大的章魚。它似乎非常討厭水族館內的燈光，所以趁夜深人靜的時候，它會爬出水族館，對著頭頂的燈噴水。Tips：水族館public aquarium，是水生生物飼養展示和科普教育的場所，同時也是水生生物資源保護和科學研究的場所。
關于章魚聰明才智的報道比比皆是，它們可以使用工具，發泄情緒，把其他小動物當成玩具一樣玩耍，甚至還可以分辨不同的人類。這些都是高等智慧生物才有的特征，章魚究竟是怎么做到的呢？
章魚有9個大腦
無脊椎動物有一個共同的特點，就是神經元分散在身體的各處，沒有高度集中。比如說很多昆蟲，就算去掉了頭，身體也能活動一段時間，這就是神經元不集中的表現。一般情況下，不集中的神經元可以幫助無脊椎動物建立條件反射，更快躲避危險。比如說蒼蠅，它們腳上的纖毛一旦感受到氣流變化，腿就會自己起跳，接著中樞神經才會反應過來開始飛行。不過這對高等智慧的發展卻是有害的，因為身體沒法統一調配，就很難發展出復雜的大腦。但章魚卻反其道而行之，硬是演化出了一種“各行其道”的神經調配方式。Tips：無脊椎動物Invertebrate，是背側沒有脊柱的動物，它們是動物的原始形式。其種類數占動物總種類數的95%。分布于世界各地，現存約100余萬種。
簡單來說，章魚有九個大腦，可以簡單地理解成中央大腦和八個分次級大腦。其中中央大腦最發達，大約由2億個神經元組成，而其他分散在8個觸手中的大腦分攤了剩下的3億神經元。這讓章魚控制自己的運動和我們完全不同。比如說我們想要動動手指，命令直接由大腦發出，并且在小腦的配合下，完成了整個動作。但是章魚想要動動腕足就不同了，首先中央大腦發出指令，之后傳給次級大腦，由它們自己決定到底該怎么動，以及動幾根腕足。這樣做到底有什么好處？其實只要看看章魚復雜靈活的動作就能找到答案。Tips：章魚的主腦位于章魚的頭部，是最重要的大腦，它們跟一個記憶系統相連，主要用來思考和記憶。另外8個副腦則位于它的8條觸手上，跟另一個記憶系統相聯系，不能進行思考。
一只章魚需要控制八條腕足活動，還有上面數百個微小的吸盤，以及皮膚的顏色好偽裝自己。如此復雜的身體如果要讓有脊椎動物操控，你可能就沒有空閑去想別的問題了。脊椎動物為了靈活控制四肢活動，最終演化出了專管運動的小腦，好讓大腦可以騰出空來思考其他的問題。比如說，我們在走路的時候，并不會刻意去想接下來該邁哪條腿，這些動作指令都被小腦接管，好讓我們在走路時還有閑工夫胡思亂想。但是如果要完成復雜，并且不太熟悉的動作時，大腦就要集中注意力來控制身體的運動了。所以想象一下，如果人類長了八條比手還靈活的腕足，那簡直就是一場災難，可能僅僅是游動一下，就要費盡心思，哪還有空思考詩歌和宇宙呢。Tips：人腦由大腦、小腦、間腦、腦干組成。大腦是中樞神經系統的最高級部分，也是腦的主要部分。小腦是運動的重要調節中樞。
既然控制這些腕足活動費神費力，那么不如像小腦一樣，把這些動作外包出去，讓次級大腦自己決定，這樣中央大腦就可以把注意力集中在思考和決策上。這對一種神經元數量很少的動物來說非常重要。就像如今為了解決電腦算力的問題，因為圖形處理非常麻煩，所以直接讓顯卡自己解決，CPU去完成更復雜的任務一樣。章魚用這套神經系統，讓2億神經元空出來專心思考，結果成為了軟體動物中智商最高的物種。Tips：中央處理器，簡稱CPU,作為計算機系統的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的最終執行單元。CPU自產生以來，在邏輯結構、運行效率以及功能外延上取得了巨大發展。
不僅如此，章魚也充分利用了神經連接的回路，甚至比我們人類的大腦還要復雜。比人類還復雜的神經回路
我們知道，智慧的產生是大腦神經元之間相互連接的結果，一個生物神經元之間的連接越多越復雜，它就越聰明。不過，神經元之間并不是隨便分出突觸想連就連的。大腦中不同腦區之間分工不同，所以連接就有緊密疏遠的區別，而控制神經元之間正確連接的，是原鈣粘蛋白。Tips：原鈣粘蛋白Protocadherin，是一種具有新特性的鈣粘蛋白，是鈣粘蛋白超家族中一個最大的亞家族，原鈣粘蛋白對神經元突觸的發育有直接的影響。
這種蛋白質復雜多樣，比如人腦中有53種原鈣粘蛋白。每一個神經細胞，依據不同的功能，神經元表面會有其中十多種原鈣粘蛋白，只有當兩個神經元之間有相同的原鈣粘蛋白時，它們之間才有可能生長出突觸相互連接。在這樣的機理下，大腦才形成了復雜有序的結構。然而讓人意外的是，章魚的原鈣粘蛋白居然有168種，這個現象非常不同尋常。要知道，章魚的近親，帽貝只有17到25種。這說明章魚在演化的過程中，智力發育的變化曾經占主導地位，這才造就了章魚超凡于同類的智慧。Tips：帽貝是腹足綱軟體無脊椎動物。它柔軟的身體分為頭部、腹部和足部。大多數帽貝體型較小，最大的帽貝達10厘米寬。它的殼不是螺旋形的，而是扁平的圓錐形，非常堅硬。
而且和人類一樣，章魚也可以自行編輯部分基因，來調控自己的神經細胞。
章魚可以“編輯”基因
基因在指導生命活動時一般會遵循“中心法則”。DNA就像一棟大廈的設計藍圖，它會通過解鏈轉錄的方式，在生物酶的配合下，把自己記錄的遺傳信息轉錄給mRNA。再由mRNA依照圖紙“組裝”出蛋白質，生成整棟大廈的一個零件，完成整個搭建過程。不過有時候，mRNA并不會忠實得按照設計圖紙生成蛋白質，它們會在有些酶的配合下，改變一兩個堿基順序，制造出和圖紙不符的蛋白質。這種現象在自然界很常見，因為根據環境的變化，生物體內酶的含量有所不同，這樣細胞的生產生活就可以按照環境變化來生產蛋白質。不過，把這種機理用在神經細胞上的，目前可知的只有人類和章魚。Tips：基因編輯gene editing，又稱基因組編輯或基因組工程，是一種新興的比較精確的能對生物體基因組特定目標基因進行修飾的一種基因工程技術。
在人體中，有一種稱作ADAR2的酶，可以改變mRNA的基因序列，控制神經細胞上鈣離子通道的多少。鈣離子對神經發育非常重要，比如前面提到的原鈣粘蛋白就需要有鈣離子才能合成。不過神經元中的鈣離子含量也不能太多，否則會讓神經細胞衰變壞死。所以ADAR2對我們來說非常重要。如果一個人身體中缺乏這種酶，神經就會大量凋亡，出現神經退行性病變，比如漸凍癥就是其中一例。Tips：漸凍癥一般指肌萎縮側索硬化ALS。它是上運動神經元和下運動神經元損傷之后，導致包括球部、四肢、軀干、胸部腹部的肌肉逐漸無力和萎縮。
而章魚的mRNA的編輯能力遠超我們的想象。它可以根據環境溫度的變化，改變神經元中鉀離子通道的多少。這樣做是為了提高在寒冷地區神經之間傳遞信號的速度。斯坦福大學的Josh Rosenthal經過研究發現，章魚的mRNA編輯能力并不局限于離子通道，它的大部分大腦蛋白基因的序列都會被編輯，其中有很多是用來控制神經元突觸間隙的蛋白。這或許才是章魚如此聰明的關鍵，但可惜的是，現在這套推論只是一個假象。想要完全搞明白章魚基因編輯的奧秘，科學家顯然還需要更多的時間。Tips：鉀離子通道，就是指通透特異性允許鉀離子通過質膜，而阻礙其他離子特別是鈉離子通透的通道。離子通道ion channels of biomembrane，是各種無機離子跨膜被動運輸的通路。
到此，我們大致梳理出了章魚聰明的原因。它有非常特殊的神經調配方式，分出了9個大腦各司其職，好讓中央大腦專門決策。它還有比人類還要復雜的腦回路連接方式，神經元也可以根據環境變化做出調整，編輯mRNA。這不禁讓人感到害怕。章魚已經在地球上演化了5億年，為什么還沒有變成高等智慧生物？以后有沒有可能超越人類呢？
為何章魚沒發展出文明？
盡管章魚足夠聰明，但它們還是比不上最接近人類的黑猩猩。這里面的一個關鍵點是，黑猩猩是社會性動物，每個個體的知識都有傳承下來的可能。Tips：社會性是社會性動物的意識表現，它使社會內部個體的生存能力遠超過脫離社會的個體的生存能力。社會性主要包括這樣一些特性，如利他性、協作性、依賴性、以及更加高級的自覺性等。
比如說幼年的黑猩猩，可以通過觀察成年黑猩猩的行為學會用木棍吃螞蟻，以及拿石頭砸堅果等等技能。但章魚并不是社會性動物，它們從幼年開始就是獨立生活，所有本領都是自己一個人摸索出來的。如果知識沒有辦法傳承，再聰明的生物也不可能發展出高度復雜的文明。其中還有一個典型的例子就是烏鴉。現在發現，有少部分烏鴉學會了在水面上放面包屑捕魚的技能。而這個技能，正在被更多的烏鴉學會，因為它們喜歡群居，也善于觀察和學習。Tips：狹義的學習是指是指通過閱讀、聽講、思考、研究、實踐等途徑獲得知識和技能的過程。廣義的學習是人在生活過程中，通過獲得經驗而產生的行為或行為潛能的相對持久的方式。
不過，限制章魚發展智慧最多的，還是身為軟體動物的悲哀。盡管它用一系列方法，把神經元的利用效率發揮到了極致，但它的腦神經只有5億個，而人類有120到140億個神經元，差了2個數量級。章魚若想變成高等智慧生物，依舊要有一個足夠大的大腦才行。但是，它的演化之路似乎進到了一個死胡同里。因為海洋中的氧氣含量嚴格限制了章魚神經元的數量。陸生生物有一個先天優勢，就是用肺呼吸可以獲得更多的氧氣。比如人在靜坐的時候，每分鐘的耗氧量大概在250ml，大腦消耗掉了其中的25%，是所有器官中耗氧量最大的。平均每天，人的大腦要消耗掉900克的氧氣，才能正常活動。
Tips：在基爾海洋學家桑克·施密特科的《熱帶海洋中的氣候生物地球化學相互作用》的論文中證明，過去50年來，全球海水氧氣水平下降了2%以上。
但是海水含氧量很低，每升水中大概只有4到8毫升的氧氣。如果章魚有了人的大腦，那么它每分鐘起碼要用腮過濾68升的海水，才足夠支撐起一個超凡的大腦。從體型上來看，這顯然是不可能的。而且章魚脆弱的身體只適合在海洋中生存，演化成陸生同樣艱難。所以在未來，章魚應該還是和現在一樣，很難再變得更加聰明了。
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