2019-03-06 20:50:02
鱿鱼改变颜色的能力的秘密可能在于它的皮肤出乎意料的闪光

眨眼之间,鱿鱼可以从浅棕色变为鲜艳的红色或波纹,带有明亮的金属彩虹。它们的变色能力(以及它们的头足类动物,章鱼和墨鱼)的能力比动物王国中的任何变化都要复杂。

通过复制头足类皮肤的内部运作,研究人员希望找到改善伪装设备或设计变色材料和化妆品的方法。但这个最终目标还有很长的路要走。

“人们一直试图通过使用现成的组件来制造能够长时间模仿头足类动物颜色变化的装置,”东北大学化学与化学生物学助理教授Leila Deravi说,他的实验室领导了这项研究。 “没有人能比他们实际工作的速度和复杂程度更接近。”

Deravi一直致力于在分子水平上研究鱿鱼伪装,由海洋生物实验室的高级科学家Roger Hanlon共同领导的大型跨学科研究团队。他们最近发表的关于长鱿鱼Doryteuthis pealeii的研究揭示了鱿鱼颜色变化能力的一个全新方面,使研究人员更接近于能够复制它。

鱿鱼的皮肤包含两种类型的结构,操纵光线产生各种颜色。表面附近的器官,称为色素细胞,使用色素的弹性囊,当它们周围的肌肉收缩时,色素迅速伸展成彩色圆盘。当光线照射到颜料颗粒上时,它们吸收大部分波长并仅反射出窄带的颜色。

在皮肤深处,称为iridophores的细胞会反射所有撞击它们的光。通过散射这种光,一种称为结构着色的方法,它们会反射出彩虹色的明亮光泽。

几十年来,所有可用的数据都表明这些独立的结构只能产生一种颜色或另一种颜色:颜料或结构。但是当研究人员仔细观察鱿鱼色素细胞时,他们发现虹彩闪烁与色素完美对齐。

“在顶层,嵌入到色素器官中,是结构着色,”Hanlon说。 “没有人发现过这样的事情。”

Hanlon花了四十年的时间研究头足类动物生物学,他回过头来看了他的旧Kodachrome幻灯片。果然,他发现了一张从色谱中反射出来的蓝色虹彩照片。当时,他认为闪烁的蓝色来自皮肤深处的虹膜。

“我在1978年看到了这一点,我没有意识到我在看什么,”汉隆说。 “这太不可思议了。”

这一次,研究人员确信彩虹色来自色素。该团队包括麻省理工学院和新罕布什尔大学,在色素囊周围的细胞中发现了产生彩虹色的蛋白质,恰当地称为反射蛋白。

这一意想不到的发现,即色素体使用颜料和结构着色来产生其动态效应,为生物学家和化学家们开辟了新的机会。

“我们打破了已知的关于皮肤如何在头足类动物世界中起作用的范例,”汉隆说。

像Hanlon这样的生物学家可以利用这些新信息更好地了解这些迷人的物种。像Deravi这样的应用化学家可以用它来逆向工程人类使用的头足类动物的颜色变化能力。

“我们正在拼凑一份路线图,基本上就这些动物的工作方式而言,”德拉维说。 “我们的最终目标是尝试创造像材料,可穿戴设备,绘画或涂层之类的东西,它们可以像这些动物一样快速地改变颜色。

“今天的目标并不像三年前那么牵强。”

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