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【科学故事会】什么鱼死了还会变色?
2024-05-2722

说起变色动物,我们可能首先会想到伪装大师变色龙,它可以通过变化自身的颜色与周围环境融为一体,将自己隐藏起来,这是变色龙的绝招,可以大大降低它被捕食者以及猎物发现的几率。那拥有这项绝招的还有哪些特别的动物呢?让我们跟着科普作家苏澄宇老师去一探究竟吧!





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长棘毛唇隆头鱼(俗称“猪形鱼”)不仅在活着的时候能快速变色,甚至在死后也能变色。只要它的皮肤细胞还没有死掉,就可以通过皮肤感知到周围的环境颜色,变成与之相近的颜色。



我们知道变色龙、鱿鱼和章鱼之所以能变色,是因为它们的皮肤下含有特殊的色素细胞。这些细胞能根据环境、情绪或防御需求调整颜色。

这些动物的变色能力启发了我们人类对颜色调控技术的探索。例如,军事领域借鉴了变色原理,研发出了隐形战衣和迷彩服,帮助士兵在战场上更好地伪装自己。此外,变色原理也被应用于设计领域,如变色涂料和变色窗户,让我们的生活更加多彩和智能。

今天我们要探索的主角也会变色,但特别的是:它不仅会变色,而且死了还能变色。它叫长棘毛唇隆头鱼,如果觉得这种鱼名字不太好记,它还有一个俗名——猪形鱼。因为它的嘴突起实在太像猪鼻,尤其侧颜和猪头有几分相似,故得此名。

对于猪形鱼来说,变色不仅有伪装的功能,还有一定的社交属性。它们能够快速调整皮肤的颜色,使自己融入周围珊瑚礁的环境之中,或者变成鲜艳的颜色来赶走竞争者或吸引异性。

有意思的是,猪形鱼不仅在活着的时候能快速变色,甚至在死后也能变色。发现这一现象的是生物学家洛里安 · 施韦克特。几年前,她在佛罗里达群岛钓鱼时钓上了一条猪形鱼,没多久这条鱼就在甲板上死掉了。后来她发现,在猪形鱼死后,它的体表颜色发生了变化,一部分变成了白色,也就是接近甲板的颜色。

△ 变色的猪形鱼。图源:杜克大学

施韦克特十分惊讶,毕竟鱼都死了,还在试图伪装自己,死了的伪装还有什么意义呢?她忽然意识到,猪形鱼的变色可能不需要大脑来控制,也不需要用眼睛来观察“背景板”颜色,只需要皮肤“看到”颜色就能直接变化了。这几乎是一个全新的科学领域。

在接下来的研究中,施韦克特在猪形鱼的皮肤组织里检测到了感光相关的基因,也就是说猪形鱼的皮肤确实可以“看到”东西,但它的工作原理和眼睛的不太一样。

在之前的研究里,科学家也有对章鱼做过类似的实验。首先,章鱼的眼睛受到外界光线的刺激后,将视觉信息传递给大脑。大脑进行分析,决定要变成什么颜色,然后向皮肤细胞发送相应的神经信号。接下来,细胞通过不同的组合形成皮肤效果。

但猪形鱼却不太一样,它的皮肤依赖于另一条信号通路来感知光线。这一切都不需要用到大脑,也不需要用眼睛去看,所以即便猪形鱼的大脑死掉了,只要它的皮肤细胞还没有死掉,就可以通过皮肤感知到周围的环境颜色,变成与之相近的颜色。

在进一步研究中,科学家从猪形鱼的不同部位取下皮肤样本,然后放到显微镜下观察。右图中,左边是变成白色的皮肤样本,右边是变成红棕色的皮肤样本。

在显微镜下,猪形鱼的皮肤就像一幅水彩画,上面由数不清的不同颜色的色点构成。每一个色点都是一个色素细胞,有的色素细胞里有黑色色素颗粒,有的则是红色,有的是黄色。当这些色素颗粒运动起来的时候,皮肤的颜色也会随着色素的移动发生改变。也就是说,色素颗粒的运动便是猪形鱼的变色过程。

那猪形鱼的皮肤为什么能感知到外界光线?它的感光细胞在哪儿呢?

细胞能感知到外界的光线,它里面肯定得有视蛋白。所以只要检测到视蛋白,就知道哪些皮肤细胞可以感知到光线。

科学家通过透射电子显微镜,在猪形鱼的色素细胞下方找到了一种之前没有发现的细胞类型,里面充满了视蛋白。也就是说,光线得先穿过色素细胞,才能到达视细胞,继而被“看到”。

△ 图源:《比较生理学期刊》

当然,猪形鱼皮肤的“看到”和眼睛的看到还是不太一样,毕竟后者可以在大脑形成图像,而对于前者,科学家还没有任何证据来证明这点。只能说皮肤对光线的感知更像一种感光反馈机制,一旦监测到了外界颜色发生了变化,皮肤的色素颗粒也会进行运动微调。这样看来,猪形鱼并不需要大脑思考经过一片多彩珊瑚的时候要变成什么颜色,因为整个过程都被皮肤安排好了。

也许有一天,人类搞懂了这种被动感光机制,可以将其应用到更多人类科技上。而这一切的源头只因科学家钓到了一条猪形鱼,它死后在甲板变了颜色。

视蛋白:是一种膜蛋白,广泛分布于动物和微生物中。有研究证实,动物视蛋白种类多,分布广,具有视觉感光和调节生物昼夜节律、参与瞳孔对光反射等一些非视觉功能。



来源:《科学故事会》2024年5月刊


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排版:沈 丹

编辑:闫进芳

审定:李红林

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