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在馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋生物實驗室(MBL) 一棟莊嚴的磚砌建築的底層，剛經過一張“魷魚退出”單，幾個穿著實驗室外套的人在一排排微波爐之間搖晃— —大小的坦克車。他們檢視水質、管理食物、記下筆記，以及以其他方式從事改變海洋生物研究景觀的工作。

在魷魚奇才 Bret Grasse 的帶領下，MBL 海洋資源中心的工作人員正在嘗試掌握圈養頭足類動物（包括魷魚、墨魚和章魚）的科學。來自鄰近入口的科德角新鮮海水源源不斷地流過管道網絡，在寬敞但擁擠的潮濕實驗室中增添了一種混亂感。隨著我的旅行的繼續，秩序出現了。一些水箱內乍看像是錯放的塑膠瓶，結果卻是舊的可樂瓶，故意放置在水箱中部用於孵化頭足類動物的卵。空氣透過管道輸送到每個瓶子中，使葡萄乾大小的半透明雞蛋在裡面振盪。一些頭足類動物父母為它們的卵充氧直到孵化，但格拉斯開發了汽水瓶孵化器來自動化這項任務，讓父母有時間生產下一批卵。這是該團隊為大規模生產頭足類動物作為實驗動物而實施的幾項低技術創新之一。如果他們成功了，他們將幫助迎來世界上最新的海洋模式生物。

模型生物被用作測試系統來揭示生物學的普遍真理。該模型可以代表更大的動物群，也可以作為人類或其他物種的代理。我們對生物體發育（包括遺傳學）的大部分了解都來自對果蠅、蛔蟲、斑馬魚、小鼠和大鼠等少數模式生物的研究。這些小動物的世代時間短，易於飼養和繁殖，我們可以輕鬆分析和修改它們的基因組，以研究遺傳學、生物學和疾病的相互作用，然後嘗試將這些見解應用到人類身上。

科學家已經可以在實驗室工作中接觸到其他海洋動物，並利用它們來梳理出發現從神經傳遞到受精，再到學習和記憶背後的機制，無所不包。但隨著科學界在過去三十年接受遺傳學研究，對新的、基因上易於處理的海洋模型（即具有易於操縱基因的實驗動物）的需求已經變得顯而易見。MBL 希望透過生產世界上第一個基因可控的頭足類動物模型生物來填補這一空白。

當談到我們可以從頭足類動物身上學到什麼時，可能性是很大的。

MBL 的頭足類生物學家 Caroline Albertin 表示，科學家將動物分成大約 35 個門，但只對其中的幾個門進行了詳細研究，這在我們的生物學知識中留下了巨大的漏洞。這類似於想要了解人類生理學，但只研究男性。

「我們還沒有接觸到生物世界的整個領域，」阿爾貝丁說。2015年，她是第一個對章魚基因組進行定序的團隊的成員。她說，頭足類動物與脊椎動物有許多共同點，例如大大腦、相機般的眼睛和封閉的循環系統，但它們是完全獨立進化的。「它們與其他軟體動物（如蝸牛和蛤）關係最為密切，但這些軟體動物不具備這些特徵，」她補充道。

研究頭足類基因及其胚胎學（這些基因在發育過程中如何發揮作用）可以幫助我們提高對演化和有機生物學的知識。正如阿爾貝丁指出的那樣，研究頭足類大型神經系統的細微差別可能會深入了解人類大腦。弄清楚頭足類動物如何再生它們的手臂，儘管它們有很大的神經索，可能會在解決人類脊髓損傷方面帶來突破。

其他頭足類專家，例如負責 MBL 頭足類模型生物開發專案的神經分子生物學家 Josh Rosenthal，對研究頭足類進化的其他創新的前景感到興奮，例如它們編輯自身遺傳訊息的能力。頭足類動物的三顆心臟以及與周圍環境的顏色、圖案和形狀相匹配的能力也讓生物學家著迷，他們希望揭示這些特徵的潛在生物學原理。

但在MBL 圍繞頭足類動物研究建立動力之前，科學家首先需要掌握讓蠕動的受試者保持快樂並在圈養條件下進行大規模生產的藝術——這對頭足類動物來說比對老鼠要棘手得多。

MBL 是芝加哥大學的附屬機構，它以透過實踐方法而非書籍來研究自然而自豪。幾年前，與該非營利公司有聯繫的一組研究人員開始討論開發具有易於處理的遺傳系統的新海洋模型物種。MBL 靠近海洋富饒的地區，墨西哥灣流帶來的熱帶水域與寒冷的北大西洋水域交匯，這有助於使其成為全球海洋研究中心。每年夏天，許多學生和科學家來到這裡接受培訓和研究，營造出明顯的揭開自然奧秘的興奮氛圍。研究人員知道，他們在這裡開發的任何新模式生物都可能很快就會被來訪的科學家所接受，他們會將新的想法和技術帶回自己的實驗室。

該小組最終就頭足類動物達成了一致，並於 2017 年 4 月開始了將新模式物種變為現實的工作。第一個電話是打給格拉斯的。

憑藉其悠閒的風格，魚友格拉斯在水族箱之間停下來談論生物學的大想法和對他的水族箱的小調整，散發出西海岸衝浪者的氛圍。在加州蒙特利灣水族館擔任高級水族館員的最後一份工作中，他設計並開發了世界上第一個大型頭足類動物公共展覽。「對於我們展示的每兩個物種，可能還有另外四個我們在幕後進行修改，」他說。「我擁有多年的實務突破性創新經驗，能夠解決飼養頭足類動物的不同挑戰。」現在，MBL 的頭足類動物計畫正依靠這些專業知識取得成功。

MBL 在頭足類動物研究方面有著悠久而悠久的歷史，並且已經收集了活體頭足類動物，其中大部分是野生捕獲的或從其他實驗室捐贈的魷魚和墨魚。而且該組織擁有小規模養殖頭足類動物的經驗，這給了它一個好的開始。但為了成為頭足類動物的可靠來源，MBL 預計需要持續生產大量此類動物（數百、數千或更多），以透過隨時可用的模型生物來支持更廣泛的科學界。

格拉斯說，成功飼養這種出了名的困難動物的關鍵是學會解讀它們的微妙暗示，例如皮膚顏色的輕微變化或行為的微小變化。“它們呼吸、游泳、虹吸或相互展示顏色的方式都會為我提供有關它們需要什麼的線索，並讓我能夠主動解決這些問題。”

它還需要全天候工作，以維持適合頭足類生命階段的條件，同時考慮食物、棲息地、同伴和水質，並進行調整以獲得更好的結果。MBL 的大多數頭足類物種的自然壽命為六個月至一年，並在三個月時達到性成熟。「他們的生活方式是活得快、死得早，」格拉斯說。他的團隊的工作已經延長了壽命，超過了自然界的典型壽命，並將某些物種的卵存活率提高到 90% 或更高。

將格拉斯的經驗與科學家的要求結合，MBL 團隊已經研究了幾個符合潛在模式生物一些重要標準的物種：動物體型小、壽命短、繁殖週期可預測。其中的明星包​​括夏威夷短尾魷魚、加州兩斑章魚、華麗烏賊、條紋睡衣烏賊和矮烏賊。侏儒斑馬章魚是最近才加入的。自 1970 年代以來，科學家一直試圖圈養這種菱形大小的動物，2018 年底，MBL 成為首先是文化格拉斯說，它經歷了好幾代的努力。根據每個物種繼續繁殖的情況，該清單可能會進一步縮減，或者我們最終可能會選擇其中的幾個物種作為新的實驗室生物體。

阿爾伯塔省萊斯布里奇大學的頭足類研究人員詹妮弗·馬瑟（未參與該計畫）表示，選擇一些有代表性的頭足類動物並集中精力真正了解它們是一個很好的策略。“我們對這些動物知之甚少，包括它們生活的行為和生態等基本面。”

MBL 頭足類動物團隊的最終目標是在不同生命階段提供他們選擇的物種的現成供應，以便能夠立即回應世界各地科學家的請求。「因此，根據科學問題，研究人員可以獲得他們需要和渴望的資源，」格拉斯說。在頭足類動物計畫之前，MBL 大約擁有 50 隻烏賊和 30 隻魷魚，現在大約有 4,000 隻頭足類動物，幾乎全部都是養殖的。

當格拉斯的團隊找出了培養頭足類動物的最佳方法時，羅森塔爾 MBL 的遺傳學家團隊同樣沉浸在方程式的另一半：深入研究測試對象的基因。在獲得穩定的頭足類動物供應並且完成基因組定序和編目後，他們計劃開始操縱一些頭足類動物的 DNA，為未來的客戶提供更多選擇。例如，科學家可能希望訂購添加或刪除某些基因的頭足類動物來研究特定問題。遺傳學家的部分工作是微調科學技術，使研究人員能夠做出這些改變。羅森塔爾說，科學家希望從頭足類動物身上獲得的許多見解將取決於它們一次操縱一個基因的能力（通常是在胚胎階段），然後研究對動物的影響。

羅森塔爾補充道，一旦科學家成功改變基因，就需要能夠讓動物保持存活、生長和繁殖，以便觀察基因變化在後代中是否明顯。「培養牠們是關鍵。」如果外部研究人員有技能，他們可以在自己的實驗室中培養來自 MBL 的頭足類動物，或者在頭足類動物團隊的幫助下在 MBL 現場工作一段時間。

該計畫對 MBL 的好處是顯而易見的：作為世界上為數不多的遺傳易馴化模式生物的第一個也是唯一的來源，可以帶來聲望，儘管研究人員表示聲望不是他們的驅動動機。經濟收益的潛力。

目前，這些頭足類動物以及格拉斯和他的團隊從飼養牠們中學到的經驗教訓，可以免費提供給其他想要在 MBL 進行研究的科學家。如果該計畫成功，MBL 也將更容易吸引更多科學家全年在這裡進行實驗室工作，而不僅僅是在田園詩般的夏季，伍茲霍爾變得風景如畫，棚屋漂浮在平靜的海灣水面上，海鷗在船邊滑翔，家人在陽光明媚的海濱長廊漫步。

那些想要將頭足類動物帶回自己的家庭實驗室的人需要付費。MBL 已經開始向外部研究人員出售一些動物，以幫助支付該計畫的成本，而科學家們則繼續進行開發工作，但尚未獲利。頭足類胚胎的售價為每個 5 美元，成年個體的售價為 25 至 300 美元。– 我們並不是想變得富有；我們只是想變得富有。「我們的短期目標是促進科學和研究，並促進對這些動物的利用，」格拉斯說。– 如果我們一直使用完全相同的模型、相同的果蠅、相同的斑馬魚 – 如果我們不斷問相同動物的問題，我們只能走這麼遠。因此，我們的科學文化有責任稍微擴展一下。

頭足類動物計畫基於科學界的理解需要新的實驗動物。但當我離開格拉斯實驗室時，對於 MBL 是否應該將頭足類動物作為模式生物進行研究，我感到很矛盾，因為這些生物看起來是多麼聰明和有魅力。

在前往格拉斯之前，我遇到了羅傑漢隆 (Roger Hanlon)，他是 MBL 的高級科學家，也是世界頭足類動物專家。他解釋說，早期跡象表明，一些頭足類動物具有類似情景的記憶，能夠記住事件的內容、地點和時間，這是與許多脊椎動物相比具有高認知能力的標誌。頭足類偽裝行為的複雜性和速度也令人印象深刻。

由於頭足類動物的大腦複雜，它們受到加拿大、歐盟、紐西蘭和澳洲一些州的實驗動物法的保護。這些地方的研究人員的研究必須獲得倫理批准，並且人道地對待動物。但美國並沒有這樣的規定。雖然一些批評者反對對頭足類動物進行任何實驗，但我採訪過的大多數科學家，包括漢隆，都表示，只要頭足類動物保持良好的福利條件，繼續進行此類工作就是合乎道德的。

在離開海洋資源中心之前，我在建築的一個角落獨處了一會兒，那裡有成堆的迷你水族館，就像一種墨魚公寓，我凝視著其中的一個。幾隻烏賊像一艘外星飛船一樣盤旋在水族箱中央，用它們巨大的眼睛盯著我，也審視著我。我希望我能讀懂他們的想法並從他們的角度講述故事。