外星生物:5亿年前战败的外星人,最后成为了人类的玩物?
如果你想研究外星人的思维方式,但又没有能力穿越时空到太空中找它们,
那么,你会去哪里寻找研究材料呢?
对于科学家来说,最适合的对象莫过于海底的某个神奇的生物。
在许多方面,章鱼可能是我们能看到的最接近外星生命的生物了。
世界上很少有生物像它们一样显著和奇异。
作为头足类动物的一部分,它们是所有无脊椎动物中最聪明和移动性最好的动物之一。
它们生活在地球上各个海洋中,深海、海藻森林、珊瑚礁、沿着岩石海岸线。
而且它们和它们所生活的环境一样多样化。
它们可以非常巨大,也可以非常微小,一些有毒,一些则非常奇怪。
在任何时刻,它们看起来可以是带刺的,也可以是光滑的。
作为演化树上的另一个分支,它们与我们如此不同,以至于它们五亿个神经元中,大部分都不在它们的大脑中,而是在它们的触手中,这些触手有嗅觉、味觉,甚至还能思考。
你就说强不强吧!
它们是如此聪明,以至于它们的认知能力与许多大脑发达的脊椎动物相匹配。
它们使科学家们感到震惊,一个在进化树上与我们相距如此遥远的生物,是如何能进化出如此复杂的行为,它们的智能以一种全新而独立的方式展现,与人类的智能完全不同。
那么,章鱼是如何变得如此复杂的生物,在无脊椎动物的简单海洋中成为复杂性的孤岛呢?
它们又有多聪明呢?
头足类动物在地球上已经存在很长时间了。
化石记录表明,它们在五亿多年前就已经进化出来了,比地球上任何鱼类、爬行动物或哺乳动物都早。
章鱼的早期祖先相当小,并且有一个外壳,它用来保护自己在海底爬行时不受伤害。
毕竟,头足类动物是软体动物门的成员。
这个物种的标签通常是缓慢和简单的,有着柔软的身体和坚硬的保护外壳——比如蜗牛、蛤蜊和。
大约在1.4亿年前,进化出章鱼这个谱系并扔掉了它们笨重的外壳,使它们变的敏捷灵活起来,但同时也使它们变得更加脆弱。
在一个充满危险、饥饿的掠食者的海洋中,这些软体生物能生存了这么多年,看起来多少有点像人类不符合进化史的发展一样。
又或许,正是因为这种脆弱和压力使得章鱼成为了我们今天所知道的卓越生物。
除了喙之外,章鱼几乎没有硬的部分,只要洞比它的喙口大,它就可以挤进任何洞里。
这使章鱼能够躲藏在非常小的缝隙中,这是在逃避鲨鱼或海豚等大型掠食者时的一种明显的进化优势。
但是,它们却进化出了更加聪明避免被发现的方式:就是伪装。
它们可以迅速和显著地改变自身的颜色。
在慢动作反向播放中,我们可以看到颜色变化在它的身体上是通过扩散的方式进行的。
皮肤的3D纹理也会改变,以匹配周围的海藻和珊瑚。
在眨眼之间,它几乎完全融入了周围的环境中。
头足类动物的伪装技能在动物王国中是最具动态性的,这种技能依赖于一种非常复杂的组织系统。
色素细胞是散布在章鱼皮肤上的器官,就像雀斑一样。
它们包含了充满不同颜色染料的小囊泡,就像一个个充满染料的小气球,可以是黑色、红色或黄色的。
这些染料囊被辐射状的肌肉所包围,这些肌肉可以拉伸囊泡来显示染料的颜色。
就像充满染料的气球,当被拉伸时,它们的染料颜色立马变得鲜艳明亮。
这种反射结构可以创建出更多的颜色组合,例如绿色和蓝色。
这种复杂的皮肤结构可以在毫秒内使章鱼融入周围环境中,即使是在极度多变的环境中也能做到收放自如。
这样的能力已经让科学家们着迷了许多年,并且正在启发着新的研究领域,如光学技术和材料科学。
这些反射组织还能让章鱼产生瞬间变色的闪光效果,让章鱼更难以被探测到。
这种闪光效果是通过另一种球细胞(photophore)来实现的。
棘球细胞包含发光蛋白质,可以像灯泡一样发出弱光,使章鱼更难以被察觉。
但章鱼还有一个可以让它几乎完全消失在人们的视线中的绝招。
这个功能是通过一种叫做乳头状突起的结构实现的,它可以改变皮肤的纹理,制造出起伏的褶皱。
不仅能让章鱼更好地融入周围的环境,还使得更加难以辨认它们的轮廓。
许多脊椎动物捕食者都是通过寻找背景中的视觉边缘和间断来找到猎物的,而这种策略可以有效地扰乱它们的判断。
凭借着这些独特的技能,无甲壳、软体的章鱼已经成功地欺骗了海洋中成千上万的捕食者长达数百万年的时间。
然而,他们的生存并不仅仅依赖于这些伪装特性。
或许它们的控制方式让它们更具有生存能力。
当一只章鱼沿着海底行进时,它们必须不断评估周围环境并进行伪装调整。
它们在快速地做出决策,一只章鱼能在1个小时内变换177次伪装。
章鱼的伪装反应时间比其他动物更快,最快可达200毫秒,与人类最快的眨眼速度相当。
但,这里存在着一个BUG。
章鱼和几乎所有头足类动物都被认为是色盲,那么,它们是如何匹配它们看不见的颜色呢?
在2015年,这个谜团得到了解惑。
有研究人员发现,章鱼的皮肤对光敏感,这是由于皮肤中活跃的光感受器基因所致。
即使是在皮肤从身体分离开来时,它也可以对光做出反应并改变其色素囊的形状。
科学家们意识到章鱼不仅可以用眼睛看,甚至还能用皮肤看。
不得不说,这家伙身上的技能是真的多。
随着章鱼的身体在1.4亿年前的演化中出现其变色防御机制时,同时也发生了另一个转变:它的大脑和神经系统。
皮肤中的光感受器基因与章鱼庞大而复杂的大脑相互作用。
章鱼之所以能够如此快速地改变颜色,是因为它能通过神经控制色素囊的运动。
而其他可以改变颜色的动物,如变色龙,它们的颜色变化是通过激素控制来实现的,所以需要较长的时间。
激素需要一定的时间进入血液并在身体内分布开来。
采用这种方式控制的颜色变化需要超过20秒的时间。
一些研究人员认为,对于章鱼来说,颜色变化可能像我们的呼吸或眨眼一样,既是它们可以选择做的事情,也是一种可以自发发生的事情。
也就是说,这既是一个主动技能,也是一个被动技能。
哪怕章鱼的大脑反应不及,它的身体也会根据环境的威胁程度而自动发生变化。
比如,在狩猎的时候,主动就能有很好的效果,当发生危险时,大脑只负责如何逃跑,身体则会自主变化,协助整个生物体的逃亡。
不得不说,这样的技能实在罕见且强大。
章鱼的神经系统跟人类的神经系统一样庞大,但在构建上,却有很大的不同。
普通的章鱼身体内大约有五十亿个神经元,而人类只比它们多了一半。
对比其他大多数无脊椎动物通常都要多得多。
比如,蜗牛就只有两万个神经元。
但,章鱼等头足类动物的神经元数得分与许多脊椎动物相同,如猫、狗和鹦鹉,它们五十亿个神经元中,只有三分之一位于大脑。
大部分神经元位于章鱼的八只触脚之中。
我们人类的指尖大概有400个机械感受器。
而章鱼的一个触吸盘上可能有数万个机械感受器和化学感受器。
尽管感觉似乎很奇怪,确实可以说章鱼在某种程度上可以用它的触脚思考。
这可没有开玩笑,章鱼的每个触吸盘都有一个本地计算处理系统,
大部分信息都不需要经过它们的大脑,直接在触脚就被处理了。
科学家称之为分布式智能。
被切断的章鱼触脚在与中央大脑分离一小时后仍能对刺激做出反应。
2022年一篇论文揭示了这种自主性的程度。
通过视频模拟,研究人员观察了章鱼在探索水箱中的物体和寻找食物时的行为。
该研究使用程序量化了触脚的运动,追踪并观察它们是如何协同工作的。
有时表明是来自大脑的指挥,有时则表明是触角独立做出的决策。
研究还发现,在信息从环境传递到章鱼的大脑过程中,一些信息会完全绕过中央大脑。
触须和触脚会在某种程度上对一些信息进行自主思考处理,这使得章鱼能够极快地分析其环境,并以相应的速度做出反应。
这也使得章鱼能够迅速适应环境,并做出匹配的反应。
当然,对章鱼了解的越多,就会让人越恐惧,但同时也深深的吸引着科学家的目光。
以它们为模版,想象出来的怪物和外星人竟毫无违和感,这都归功于它们奇特的外貌,多肢,伪装技术以及那不眨眼的眼睛。
除了能够自主感知和改变颜色的皮肤外,章鱼的大脑和身体之间的关系可以说充满了科幻色彩。
而且它们非常聪明,极其聪明,这确实变相赋予了章鱼类一种类似外星生物的地位。
它们远离进化树上的其他智慧生命,在原始的认知能力上与脊椎动物相互竞争。
进化以两种完全不同的方式创造了两种不同类型的智慧生命。
在生命的进化树上,我们处于哺乳动物的分支上。
附近还有鱼类、爬行动物、鸟类、两栖动物等脊椎动物的其他成员。
这个群体是我们通常所认为的“智能”生命的来源,包括人类、灵长类动物、狗、猫、海豚和一些鸟类。
当我们追溯这些动物的共同祖先时,发现它可能是一种类似蜥蜴的动物,生活在约3.2亿年前。
像我们一样,这种动物应该有脊椎骨、四肢、头部和骨骼。
它会四处行走,能良好适应陆地环境,并且还有一个发达的中枢神经系统。
但要找到我们与章鱼分道扬镳的地方,我们必须还要看向更早的时期, 大约6亿年前,那里的生物是一种简单的扁虫。
这种生物拥有极其基础的神经系统,并没有我们认为的“智能”迹象。
随着进化树的分支和分离,智能在我们脊椎动物的分支上绽放,完全独立地,在头足类动物中也出现了智能。
由于头足类动物比脊椎动物更早的进化,很可能它们是地球上最早出现的智能动物。
但究竟什么是“智能”呢?在一种与我们如此不同的动物中,我们如何确定或甚至衡量这种特质呢?
在人类中,智能通常被定义为抽象思维、理解能力、沟通能力、解决问题能力、学习能力、记忆能力和行动规划的能力。
通常通过智力测试来进行衡量,可以给予一个数值定义。
但是,我们无法对章鱼进行标准化的测试。
我们只能通观察它们的行为,来判断它们的智能。
“在行为方面,毫无疑问它们是最有趣的软体动物。”
这是莱斯布里奇大学心理学教授詹妮弗·梅瑟(jennifer mather)对章鱼的描述。
"无论你给它们什么学习任务,它们都能完成。不论是短期还是长期的空间记忆、物体感知等。
它们的能力不仅仅限于学习,还能进行规划,只是这个规划并不那么明显。"
其中一个著名的例子是"携带椰壳的章鱼"。
当章鱼去一个没有庇护所的地方时,它会带上这些椰壳。
当它想停下来休息时,它会把椰壳拿起来围在自己周围,这真是令人惊奇。
一些科学家认为,这种行为是复合工具使用的罕见例子,以前我们认为这种行为只存在于人类、某些灵长类动物和某些鸟类中。
这可能是章鱼拥有复杂智能的证据,有两个原因。
首先,这种工具使用可能代表了一种行为创新,使章鱼能够在无法找到其他藏身之处的地方保护自己。
其次,由于搬运椰壳需要付出巨大的努力才能满足未来需求的地方,这种行为可能表明了章鱼的规划能力。
章鱼必须想象未来,并在过去事件、当前行动和未来事件之间建立联系,这对于它们来说并不是一项简单的任务。
而且章鱼在记忆测试中表现出色,它们能够区分不同的人,即使穿着相同的服装。
章鱼也是出色的问题解决者。
例如,它们可以拧开罐子的盖子,打开不透明的盒子来获取隐藏在里面的猎物。
在一项研究中,普通章鱼还显示出极高的好玩性。
可以用极具探索精神来形容,有点像五岁的孩子,会拆东西,四处探索环境,不断获取更多的信息。
游戏通常被定义为一种不必要的行为,出于有意识、似乎是为了快乐而进行的行为。
这种行为通常是重复、夸张的,而且是在动物得到足够的食物、健康状态良好且没有压力的情况下进行的。
如果动物处于安全且无聊的状态,那么它们更有可能玩耍。
有人做了一个实验就是将章鱼放置在一个有藏身之处但没有其他东西的水族箱中。
然后,拿一个药瓶,放入一些水使它浮在水面上。
水泵产生的水流将药瓶推动时,引发了一些章鱼的好奇心。
在六只章鱼的实验中,其中有两只将药瓶推了回来
它们向药瓶喷射水流,以此来推动它。
如果一只章鱼只做了一次或两次这样的行为,或许没有多大的意义。
但有几只章鱼反复的重复了这个行为,以至于让人无法忽视。
其中一只章鱼做了这个动作 14次,还有一只甚至做了21次。
这就像是海洋版的弹球游戏!
除了帮助建立运动协调性外,大多数物种的游戏行为主要用于社交目的,建立社会地位、学习社会规则或社交结合。
由于其复杂性,游戏行为几乎被认为是哺乳动物独有的,除了一些鸟类等其他脊椎动物中的少数例外情况。
社会智能假说认为智力和认知复杂性,主要在生活在复杂社会群体中的物种中进化出来的。
这个假设认为社会互动,如合作、竞争和社会联系,对个体施加认知需求,从而导致高级认知能力的发展。
然而,章鱼的存在挑战了这一假设,它们是一种高度智能的生物,尽管是非常孤独的。
这引发了关于智力和社会性之间关系的疑问。
它表明智力可以因其他原因而进化,而不仅仅是社会复杂性,比如生态挑战、觅食策略或环境适应。
章鱼的卓越智能、问题解决能力和好玩的行为让我们重新思考对智力进化的假设以及驱动其发展因素的必要性。
它提醒我们智力进化可能有多种途径,并且不同物种可以在不同的生态环境中进化出复杂的认知能力。
这个观点认为智力是由于群体生活的需求而进化出来的,比如维持复杂而持久的社会联系、欺骗、合作或社会学习。
当我们认为聪明的动物,如人类、灵长类动物、狗和海豚,开始生活在群体中时,更复杂的行为需求出现了,因此需要更大、更复杂的大脑。
然而,这个理论无法解释为什么章鱼这样的非社会性生物也进化出了智力。
对于这些非社会性生物,必须存在一种不同的理论。
你看,我们一般是从哺乳动物、灵长类动物这些与我们有亲缘关系的动物中了解到智力的发展问题。
我们知道,这一特定的条件让我们具备了智力。
但,如果我们有了另一个模型,比如章鱼,我们就不得不说,社会群体这样的条件并不是智力发展的必要条件。
也许,寻找食物和躲避捕食的压力足以促使智力的发展。
这就是生态智力假设的基础,它认为复杂认知的进化是为了应对与捕食、觅食和竞争压力相关的挑战。
当章鱼在1.4亿年前丢掉它的外壳时,捕食的压力,以至于发展智力成为其生存的唯一途径。
这两种理论并不是相互竞争的理论,而是对生命进化中两种智力现象的两种解释。
章鱼确实为我们提供了一个独特的机会,去探索一种与我们相异的智能,一种在地球上看起来像外星生物一样的生命形式。
通过研究章鱼,我们可以深入了解我们自己的认知和智能的起源。
它挑战了我们以往关于智能只有一种模式的观念,也为存在多种智能形式的可能性敞开了大门,无论是在地球上还是其他地方。
尽管在进化树上我们与章鱼存在巨大差异,但我们都生存在地球这个同一个伟大实验中。
我们共享同一个星球,居住在同样的海洋中,我们都受到复杂进化机制的塑造。
这提醒我们地球上存在着广泛多样的生命奇迹,以及其中的连结。
它们与我们并不是那么陌生,而更像是遥远的亲戚。通过超越人类中心的智能观念,我们可以开始清晰地看到认知的无限可能性。
现代章鱼的故事始于很久以前,那时陆地上还没有生命存在。
大约在5亿年前,海洋中的生命开始绽放。
这个被称为奥陶纪的时期,以其惊人的无脊椎动物多样性而闻名。
在这些无脊椎动物中,庞大而有装甲的头足类动物是王者。
它们在海洋中统治了大约3.6亿年。
化石记录展示了这段时间内各种各样令人惊叹的生物,有些我们熟悉,有些则完全陌生。
生命蓬勃发展,直到某种力量几乎将其全部终结。