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在马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室 (MBL) 一栋庄严的砖砌建筑的底层，刚经过一张“鱿鱼退出”单，几个穿着实验室外套的人在一排排微波炉之间摇晃——大小的坦克。他们检查水质、管理食物、记下笔记，以及以其他方式从事改变海洋生物研究景观的工作。

在鱿鱼奇才 Bret Grasse 的带领下，MBL 海洋资源中心的工作人员正在尝试掌握圈养头足类动物（包括鱿鱼、墨鱼和章鱼）的科学。来自邻近入口的科德角新鲜海水源源不断地流过管道网络，在宽敞但拥挤的潮湿实验室中增添了一种混乱感。随着我的旅行的继续，秩序出现了。一些水箱内乍一看像是错放的塑料瓶，结果却是旧的可乐瓶，故意放置在水箱中部用于孵化头足类动物的卵。空气通过管道输送到每个瓶子中，使葡萄干大小的半透明鸡蛋在里面振荡。一些头足类动物父母给它们的卵充氧直到孵化，但格拉斯开发了汽水瓶孵化器来自动化这项任务，让父母有时间生产下一批卵。这是该团队为大规模生产头足类动物作为实验动物而实施的几项低技术创新之一。如果他们成功了，他们将帮助迎来世界上最新的海洋模式生物。

模型生物被用作测试系统来揭示生物学的普遍真理。该模型可以代表更大的动物群，也可以作为人类或其他物种的代理。我们对生物体发育（包括遗传学）的大部分了解都来自对果蝇、蛔虫、斑马鱼、小鼠和大鼠等少数模式生物的研究。这些小动物的世代时间短，易于饲养和繁殖，我们可以轻松分析和修改它们的基因组，以研究遗传学、生物学和疾病的相互作用，然后尝试将这些见解应用到人类身上。

科学家们已经可以在实验室工作中接触到其他海洋动物，并利用它们来梳理出发现从神经传递到受精，再到学习和记忆背后的机制，无所不包。但随着科学界在过去三十年里接受遗传学研究，对新的、基因上易于处理的海洋模型（即具有易于操纵基因的实验动物）的需求已经变得显而易见。MBL 希望通过生产世界上第一个基因可控的头足类动物模型生物来填补这一空白。

当谈到我们可以从头足类动物身上学到什么时，可能性是很大的。

MBL 的头足类生物学家 Caroline Albertin 表示，科学家将动物分为大约 35 个门，但只对其中的几个门进行了详细研究，这在我们的生物学知识中留下了巨大的漏洞。这类似于想要了解人类生理学，但只研究男性。

“我们还没有接触到生物世界的整个领域，”阿尔贝丁说。2015年，她是第一个对章鱼基因组进行测序的团队的成员。她说，头足类动物与脊椎动物有很多共同点，比如大大脑、照相机般的眼睛和封闭的循环系统，但它们是完全独立进化的。“它们与其他软体动物（如蜗牛和蛤）关系最为密切，但这些软体动物不具备这些特征，”她补充道。

研究头足类动物基因及其胚胎学（这些基因在发育过程中如何发挥作用）可以帮助我们提高进化和有机生物学的知识。正如阿尔贝丁指出的那样，研究头足类动物大型神经系统的细微差别可能会深入了解人类大脑。弄清楚头足类动物如何再生它们的手臂，尽管它们有很大的神经索，可能会在解决人类脊髓损伤方面带来突破。

其他头足类专家，例如负责 MBL 头足类模型生物开发项目的神经分子生物学家 Josh Rosenthal，对研究头足类进化的其他创新的前景感到兴奋，例如它们编辑自身遗传信息的能力。头足类动物的三颗心脏以及与周围环境的颜色、图案和形状相匹配的能力也让生物学家着迷，他们希望揭示这些特征的潜在生物学原理。

但在 MBL 围绕头足类动物研究建立动力之前，科学家们首先需要掌握让蠕动的受试者保持快乐并在圈养条件下进行大规模生产的艺术——这对头足类动物来说比对老鼠要棘手得多。

MBL 是芝加哥大学的附属机构，它以通过实践方法而非书籍来研究自然而自豪。几年前，与该非营利公司有联系的一组研究人员开始讨论开发具有易于处理的遗传系统的新海洋模型物种。MBL 靠近海洋富饶的地区，墨西哥湾流带来的热带水域与寒冷的北大西洋水域交汇，这有助于使其成为全球海洋研究中心。每年夏天，许多学生和科学家来到这里接受培训和研究，营造出一种明显的揭开自然奥秘的兴奋氛围。研究人员知道，他们在这里开发的任何新模式生物都可能很快被来访的科学家所接受，他们会将新的想法和技术带回自己的实验室。

该小组最终就头足类动物达成了一致，并于 2017 年 4 月开始了将新模式物种变为现实的工作。第一个电话是打给格拉斯的。

凭借其悠闲的风格，鱼友格拉斯在水族箱之间停下来谈论生物学的大想法和对他的水族箱的小调整，散发出西海岸冲浪者的氛围。在他在加利福尼亚州蒙特利湾水族馆担任高级水族馆员的最后一份工作中，他设计并开发了世界上第一个大型头足类动物公共展览。“对于我们展示的每两个物种，可能还有另外四个我们在幕后进行修改，”他说。“我拥有多年的实践突破性创新经验，能够解决饲养头足类动物的不同挑战。”现在，MBL 的头足类动物项目正依靠这些专业知识取得成功。

MBL 在头足类动物研究方面有着悠久而悠久的历史，已经收集了活体头足类动物，其中大部分是野生捕获的或从其他实验室捐赠的鱿鱼和墨鱼。而且该组织拥有小规模养殖头足类动物的经验，这给了它一个良好的开端。但为了成为头足类动物的可靠来源，MBL 预计需要持续生产大量此类动物（数百、数千或更多），以通过随时可用的模型生物来支持更广泛的科学界。

格拉斯说，成功饲养这种出了名的困难动物的关键是学会解读它们的微妙暗示，比如皮肤颜色的轻微变化或行为的微小变化。“它们呼吸、游泳、虹吸或相互展示颜色的方式都会为我提供有关它们需要什么的线索，并让我能够主动解决这些问题。”

它还需要全天候工作，以维持适合头足类生命阶段的条件，同时考虑食物、栖息地、同伴和水质，并进行调整以获得更好的结果。MBL 的大多数头足类动物物种的自然寿命为六个月至一年，并在三个月时达到性成熟。“他们的生活方式是活得快、死得早，”格拉斯说。他的团队的工作已经延长了寿命，超过了自然界的典型寿命，并将某些物种的卵存活率提高到 90% 或更高。

将格拉斯的经验与科学家的要求相结合，MBL 团队已经研究出了几个符合潜在模式生物一些重要标准的物种：动物体型小、寿命短、繁殖周期可预测。其中的明星包​​括夏威夷短尾鱿鱼、加州两斑章鱼、华丽乌贼、条纹睡衣乌贼和矮乌贼。侏儒斑马章鱼是最近才加入的。自 20 世纪 70 年代以来，科学家们一直试图圈养这种菱形大小的动物，2018 年底，MBL 成为首先是文化格拉斯说，它经历了好几代人的努力。根据每个物种继续繁殖的情况，该列表可能会进一步缩减，或者我们最终可能会选择其中的几个物种作为新的实验室生物体。

阿尔伯塔省莱斯布里奇大学的头足类研究人员詹妮弗·马瑟（未参与该项目）表示，选择一些有代表性的头足类动物并集中精力真正了解它们是一个很好的策略。“我们对这些动物知之甚少，包括它们生活的行为和生态等基本方面。”

MBL 头足类动物团队的最终目标是在不同生命阶段提供他们选择的物种的现成供应，以便能够立即响应世界各地科学家的请求。“因此，根据科学问题，研究人员可以获得他们需要和渴望的资源，”格拉斯说。在头足类动物项目之前，MBL 大约拥有 50 只乌贼和 30 只鱿鱼，现在大约有 4,000 只头足类动物，几乎全部都是养殖的。

当格拉斯的团队找出了培养头足类动物的最佳方法时，罗森塔尔 MBL 的遗传学家团队同样沉浸在方程式的另一半：深入研究测试对象的基因。在获得稳定的头足类动物供应并且完成基因组测序和编目后，他们计划开始操纵一些头足类动物的 DNA，为未来的客户提供更多选择。例如，科学家可能希望订购添加或删除某些基因的头足类动物来研究特定问题。遗传学家的部分工作是微调科学技术，使研究人员能够做出这些改变。罗森塔尔说，科学家希望从头足类动物身上获得的许多见解将取决于它们一次操纵一个基因的能力（通常是在胚胎阶段），然后研究对动物的影响。

罗森塔尔补充道，一旦科学家成功改变基因，他们就需要能够让动物保持存活、生长和繁殖，以便观察基因变化在后代中是否明显。“培养它们是关键。”如果外部研究人员有技能，他们可以在自己的实验室中培养来自 MBL 的头足类动物，或者在头足类动物团队的帮助下在 MBL 现场工作一段时间。

该项目对 MBL 的好处是显而易见的：作为世界上为数不多的遗传易驯化模式生物的第一个也是唯一的来源，可以带来声望，尽管研究人员表示声望不是他们的驱动动机。并且有获得经济收益的潜力。

目前，这些头足类动物以及格拉斯和他的团队从饲养它们中学到的经验教训，可以免费提供给其他想要在 MBL 进行研究的科学家。如果该项目成功，MBL 也将更容易吸引更多科学家全年在这里开展实验室工作，而不仅仅是在田园诗般的夏季，伍兹霍尔变得风景如画，棚屋漂浮在平静的海湾水面上，海鸥在船边滑翔，家人在阳光明媚的海滨长廊漫步。

那些想要将头足类动物带回自己的家庭实验室的人需要付费。MBL 已经开始向外部研究人员出售一些动物，以帮助支付该项目的成本，而科学家们则继续进行开发工作，但尚未盈利。头足类胚胎的售价为每个 5 美元，成年个体的售价为 25 至 300 美元。– 我们并不是想变得富有；我们只是想变得富有。“我们的短期目标是促进科学和研究，并促进对这些动物的利用，”格拉斯说。– 如果我们一直使用完全相同的模型、相同的果蝇、相同的斑马鱼 – 如果我们不断问相同动物的问题，我们只能走这么远。因此，我们的科学文化有责任稍微扩展一下。”

头足类动物项目基于科学界的理解需要新的实验动物。但我离开格拉斯实验室时，对于 MBL 是否应该将头足类动物作为模式生物进行研究，我感到很矛盾，因为这些生物看起来是多么聪明和有魅力。

在前往格拉斯之前，我遇到了罗杰·汉隆 (Roger Hanlon)，他是 MBL 的高级科学家，也是世界头足类动物专家。他解释说，早期迹象表明，一些头足类动物具有类似情景的记忆，能够记住事件的内容、地点和时间，这是与许多脊椎动物相比具有高认知能力的标志。头足类动物伪装行为的复杂性和速度也令人印象深刻。

由于头足类动物的大脑复杂，它们受到加拿大、欧盟、新西兰和澳大利亚一些州的实验动物法的保护。这些地方的研究人员的研究必须获得伦理批准，并人道地对待动物。但美国没有这样的规定。虽然一些批评者反对对头足类动物进行任何实验，但我采访过的大多数科学家，包括汉隆，都表示，只要头足类动物保持良好的福利条件，继续进行此类工作就是合乎道德的。

在离开海洋资源中心之前，我在建筑的一个角落里独处了一会儿，那里有成堆的迷你水族馆，就像一种墨鱼公寓，我凝视着其中的一个。几只乌贼像一艘外星飞船一样盘旋在水族箱中央，用它们巨大的眼睛盯着我，也审视着我。我希望我能读懂他们的想法并从他们的角度讲述故事。