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章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

頭足類很難演化成高智慧生物。它們特殊的生理和生物化學特徵讓他們在與脊椎動物的競爭中處於劣勢進而演化出不利於高智慧產生的特徵,例如短壽命,缺乏代際交流和個體偏小等。

頭足類使用噴水推進來游泳。噴水雖然很,但效率比起魚類來說過低。魚類透過讓水向後加速來獲得前進的動力,在水中波動的魚可以以較低的速度時將大量水向後推,而噴水推進只能讓外套腔中被吸入的水加速。為了獲得相等的動量,頭足類必須把水加速到更高的速度。在這種加速過程中,投入的大部分能量並沒有以動量的形式恢復。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

游泳的章魚,章魚是最不依賴噴水的頭足類。

噴水運動是不連續的。儘管魷魚噴出水流的速度是魚類推水速度的10倍以上,同時具有良好的流線型和大量增加彈性的膠原蛋白,它們的持續游泳速度也只有魚類的一半,效率也只有魚類的的三分之一(Alexander 1977)。因此,有些半底棲的烏賊經常用鰭游泳,而所有的烏賊都在一定程度上利用鰭來懸停和機動;然而,魷魚在任何速度下都依賴於噴水系統,沒有它甚至不能懸停(O’dor和Balch 1985)。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

一大群叢集生活的魷魚。

然而,在個體較小的情況下,噴氣推進比波動游泳更有效。即使是最小的魷魚幼仔(150 pg,總長度2毫米)在逃生過程中也可以達到15釐米每秒的速度(O' dor等人,1985年),這是魚類不可想象的;

噴水推進對“小個體”的選擇壓力可能是推動頭足類速生速死演化的一個主要因素。這侷限了頭足類的大型化,只有30%的開眼亞目魷魚外套膜長度大於15釐米,而且幾乎所有的大型魷魚都屬於開眼亞目。

同時,小個體更具有競爭力意味著成年頭足類應該在後代身上投入大量資源,因為後代有較高的生長率,而且比成年烏賊在與魚類的競爭中更具有優勢。因此,魷魚進行長途的生殖洄游,將卵產在最適合幼仔生長的地方,然後投入大量資源產卵後死去,導致了短壽命和缺乏代際交流;這對於底棲生活的章魚同樣適用,因為章魚的幼體也有浮游生活,使用噴水推進。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

幼體頭足類有著比魚類幼體更強的競爭力,因為它們代謝速度更快,運動效率也更高。

另一個大問題就是頭足類缺乏血紅素,而血藍色素效率比血紅素低很多,大概是因為兩個血藍蛋白單體才能繫結一個氧分子。頭足類動物血液的攜氧能力不到脊椎動物的一半,這導致它們需要8倍的血流量才能達到魚速度的一半。

因此,頭足類擁有三顆具有複雜的彈性動脈結構和高度有氧的心臟肌纖維設計的心臟,依靠泵出大量血液為高速運動提供氧氣。在章魚中,血氧飽和度高達76%,而在應激中,動脈血飽和度通常超過98%,即使在氧氣分壓低於2.5 kPa的水域,飽和度也從不低於70% (Houlihan et al. 1982)。同時,隨著游泳速度的增加,噴射系統會自動增加流過鰓的水流。即使沒有血紅蛋白,頭足類在所有水生變溫動物中也能以迄今為止觀察到的最高速率消耗氧氣和能量。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

頭足類的三顆心臟(兩顆鰓心)實際上是血液供氧能力不足的無奈之舉。

這意味著頭足類在運動中幾乎沒有增加供氧量的餘地;在高速運動時,頭足類的耗能只比靜止時增加三分之一,而魚類至少三倍;同時,在噴射推進中,外套腔內高達50千帕的壓力將會對血液提供強大的推力,使其流向身體未受壓的區域。因此,魷魚頻繁使用低效率的無氧呼吸。

由於血液攜氧能力的天生不足,甚至不能滿足與魚類競爭的運動功能需要,頭足類更難以供養起高智慧需要的高耗氧的巨型大腦,即使它們現在的大腦比大多數生物都好。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

不用噴水游泳的章魚的迴圈系統壓力沒有魷魚那麼大,不過沒有血紅素還是很難過。

另外,頭足類缺乏脂肪代謝能力,這導致其耐飢性差,容易遭受滅絕,而脊椎動物積累大量脂肪能量作為儲備,保持其長時間生存與演化,更易於智慧的逐漸積累。

頭足類動物傾向於大量消耗高蛋白食物,消化迅速,轉換效率高,並且生長而不是儲存能量。它們的新陳代謝適應於直接使用碳水化合物,而利用蛋白質儲備能量而不是脂肪,這是軟體動物代謝系統的傳統特徵。甲殼類和軟體動物在烏賊的食物中所佔的比例要大於它們在魚類食譜中的比例,當食用魚的油脂含量高時,因為它們難以消化油脂,會產生浮在水面的糞便。這是由於軟體動物體內沒有乳化劑和合適的酶決定的。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

捕食魚類的頭足類幼體。魷魚吃油魚,會比人噴射得更厲害。

頭足類約有80%的肌肉,而只含有5%的脂肪。淺海頭足類在不進食的情況下只能生存3周,在2000公里的生殖洄游時必須不斷捕食以維持生存;而魚類在靜息的情況下能存活600天以上,即使以臨界速度遊動,它的脂肪儲備也能維持近80天。

當魚類以最適宜的速度遊動時,代謝率會增加到靜止時的近六倍,但同樣2000公里的行程只消耗40%的脂肪儲備。剩餘的脂肪仍可供其完成整個洄游來回和生殖需要,而不需進食任何食物。如果頭足類和魚類一樣能夠有效使用脂肪,它們也不一定非要在生殖後因儲備耗盡而死。

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

叢集產卵的魷魚,由於長途飢餓需要能量補充,繁殖季節的魷魚會種內互食,而魚類就沒這個麻煩——首先,一樣大小的魚也確實吞不進去同類。

至於經常說的髓鞘問題,其實影響並不大。畢竟,你不會期待一隻有髓鞘,但天天被鳥吃得速生速死,個體微小的一隻蟲子演化成高智慧吧?

然而,頭足類仍是無脊椎動物中最先進的存在,它們比其他無脊椎動物對脂類的利用能力都要高,噴水游泳也比任何節肢動物的附肢划水更有效率,神經系統和迴圈系統更是鶴立雞群。然而,這樣的種族也在與魚類的競爭中處於劣勢——只能說,脊椎動物可能天生就註定是世界的主宰。

比起期待頭足類搞出髓鞘和偽脊椎之類想想就很難辦的事,不如期待章魚能快點弄出脂肪酶,乳化劑(已經有苗頭了,章魚脂肪利用率和含量都是無脊椎前列)、群居(有苗頭)、底棲大幼體,多次產卵不死(有不少),加上不用噴水的底棲生活,最好搞出血紅素(八字沒一撇),高智慧的可能還是有的……

章魚已經進化5億年了,為何沒像人類一樣進化成智慧物種?

群居生活的太平洋條紋蛸(可能是),有初步的社會互動和非生完就死的模式。

分類: 健康
時間: 2022-01-06

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