Buigen, draaien en krullen: zo controleren octopussen hun tentakels

Octopussen buigen, draaien en krullen hun armen met een ongelooflijke behendigheid om hun omgeving te verkennen, objecten vast te pakken en prooien te vangen. Uit nieuw onderzoek onder leiding van prof. Clifton Ragsdale van de universiteit van Chicago blijkt waarom ze dat zo goed kunnen.

De wetenschappers bestudeerden de structuur van de grote zenuwstreng die binnenin elke octopusarm loopt en analyseerden meteen ook de verbindingen tussen de zenuwstreng en de spieren in de armen. Ze deden dat bij de Octopus bimaculoides, een kleine soort die leeft in de Stille Oceaan voor de kust van Californië.

Eerst probeerden de onderzoekers om dunne, cirkelvormige dwarsdoorsneden van de octopusarmen onder een microscoop te bekijken, maar de monsters vielen telkens weer van de objectglaasjes. Toen ze stroken van de armen in de lengte onderzochten, lukte het veel beter en deden ze een onverwachte ontdekking.

Door gebruik te maken van celmarkers en beeldvorming zagen ze dat de cellichamen van de zenuwcellen opeengepakt zitten in kolommen die segmenten vormen, zoals een gegolfde pijp. En dat die segmenten worden gescheiden door spleten of septa waar zenuwen en bloedvaten uitmonden in nabijgelegen spieren. De zenuwen van meerdere segmenten zijn verbonden met verschillende spiergebieden, wat kan betekenen dat de segmenten samenwerken om bewegingen te controleren.

Octopusarmen bewegen met ongelooflijke behendigheid. Credit: Cassady Olson

Verder ontdekten ze dat ook de zenuwen voor de zuigers via de septa de grote zeuwstreng verlaten, waarbij ze systematisch verbinding maken met de buitenste rand van elke zuignap. Dit wijst erop dat het zenuwstelsel een ruimtelijke of topografische kaart van elke zuignap maakt. De onderzoekers denken dat deze topografische kaart het complexe sensomotorische vermogen van de octopussen vergemakkelijkt. Octopussen kunnen namelijk de vorm van hun zuignappen onafhankelijk van elkaar bewegen en veranderen.

Om te zien of deze structuur ook voorkomt bij andere koppotigen met een zacht lichaam, bestudeerde Olson ook de pijlinktvis Doryteuthis pealeii, die veel voorkomt in de Atlantische Oceaan. Deze pijlinktvis heeft acht armen met spieren en zuignappen zoals een octopus, en twee tentakels. De tentakels hebben een lange steel zonder zuignappen. Aan het einde van de tentakels zit een knots die wel zuignappen heeft. Tijdens de jacht kan de inktvis de tentakels laten uitschieten en een prooi grijpen met de met zuignappen uitgeruste knotsen.

Door ook lange stroken van de tentakels van inktvissen te bestuderen, zag Olson dat de grote zenuwstreng in de stengels zonder zuignappen niet gesegmenteerd is, maar dat de knotsen aan het uiteinde ervan op dezelfde manier gesegmenteerd zijn als bij de octopus. Dit kan betekenen dat een gesegmenteerde grote zenuwstreng specifiek gebouwd is voor het besturen van met zuignappen beklede aanhangsels bij koppotigen.

De tentakels van inktvissen hebben wel minder segmenten per zuignap, waarschijnlijk omdat ze de zuignappen niet op dezelfde manier gebruiken als octopussen. Inktvissen vertrouwen meer op hun gezichtsvermogen om in het open water te jagen, terwijl octopussen over de oceaanbodem sluipen en hun gevoelige armen gebruiken als gereedschap om te verkennen. De zuignappen van octopussen zitten namelijk vol met sensorische receptoren waarmee ze dingen die ze aanraken kunnen proeven en ruiken, alsof ze een hand combineren met een tong en een neus.

Hoewel octopussen en inktvissen meer dan 270 miljoen jaar geleden in een verschillende richting evolueerden, laten deze overeenkomsten en verschillen zien hoe details tussen verschillende koppotigen variëren afhankelijk van de eisen van hun omgeving en de druk van honderden miljoenen jaren evolutie.