【漲知識】變色龍的變色真相

2021-02-18 上海自然博物館


參觀過上海自然博物館的你,想必對體驗自然主題區中的七彩變色龍很熟悉。


奇特的外形、「搞笑」的運動方式、能夠360度全方位旋轉的眼睛和快速出擊的長舌頭一定令你印象深刻。

細心觀察的你是不是還發現了:變色龍的體色會隨著時間的變化而發生些許改變?你認為變色龍為什麼要改變自己的體色呢?

給你三個選項:

▲為了融入周圍的環境;

▲為了獲得異性的青睞;

▲為了使人們印象深刻。

你的選擇是什麼?

每當工作人員向現場觀眾拋出這三個選項的時候,大多數人都會毫不猶豫地選擇第一個觀點,但是根據最新的研究表明,可能第二個觀點也值得大家選擇哦!


來自美國加州路德大學的生態學家Kristopher Karsten認為,在自然環境中,大多數的變色龍都能夠很好地與周圍環境相融合,因此當它們改變自己的體色時,可能只是為了取悅異性,更好地吸引異性的注目。因此,對於大多數變色龍來說,改變自己的體色是為了獲得約會的入場券。

2015年3月,來自日內瓦大學的幾位科學家以馬達加斯加的七彩變色龍(Furciferpardalis)為研究對象,研究其求偶時的變色過程。七彩變色龍無論其年齡和性別,都可以通過兩種分別含有黑色素和一種未定義的深藍色素的暗色素細胞來調節其皮膚的亮度。


圖片來源:http://www.techietonics.com/eco-tonics/chameleons-change-color-by-altering-nanocrystal-patterns-inside-the-skin-animal-behavior.html

事實上,如上圖所示,當雄性變色龍遇到它的「情敵」或「心上人」時,它可以將體色的綠色斑塊部分轉變為黃色或橙色,而藍色斑塊部分轉變為明亮的微白色和紅色。這一過程只需幾分鐘便能完成且完全可逆。

在西方國家,人們通常用「變色龍」一詞來形容薄情善變的人,這對變色龍來說真是一個「冤假錯案」。雄性變色龍會以改變體色作為爭奪配偶的法寶。無論哪種性別,變色龍都會通過變換自己皮膚的顏色來打動對方。所以這就是變色龍改變體色的第一個真相:只是為了求偶。

變色龍體色改變的過程或許也會大大出乎你的意料!大多數人可能認為變色龍令人驚豔的體色與染料或顏料有關。但是根據上述研究表明,變色龍的變色過程與化學關係並不是十分密切。變色龍的細胞裡嵌有兩層重疊的納米晶體,當它需要改變體色時,這些晶體的位置會發生改變,於是變色龍的皮膚可以反射出不同的顏色。

具體過程如下:當變色龍的皮膚接收到興奮信號之後,相鄰的納米晶體之間的距離拉長,每一個含有納米晶體的「虹色素細胞」選擇性地反射波長較長的可見光,如黃、橙和紅。於是變色龍的皮膚便呈現五彩繽紛的顏色。這,就是第二個真相:變色龍的體色改變是其細胞中的晶體玩的「小把戲」!

想要進一步了解「虹色素細胞」,請看下面兩幅圖:


將「虹色素細胞」放大,可見它們就有點像形狀不規則的波卡爾圓點。這些結構存在於任意一個納米晶體疊加層之上,形狀各異,位於能夠反射可見光的細胞之中。


通過對變色龍皮膚細胞中「虹色素細胞」的分析可知,它們含有如同包裹體的光子晶體。變色龍的皮膚並不是完全平坦的。相反地,它可以隨著自身放鬆或興奮的不同狀態來調節皮膚上複雜的3D結構,從而呈現不同的體色。

變色龍除了善於變色,還十分擅長用眼睛來觀察這個世界。好像是廢話?不過熟悉動物世界的你,一定知道,這個世界很多動物並不一定都是用眼看世界的,哈哈!2015年7月的一項研究試驗中,動物學家們在自己的電腦屏幕周圍放置了兩個會發出嗡嗡聲的物體以引起變色龍的注意。

結果發現,變色龍可以將它的視線「一分為二」,它的每個眼睛可以獨立地鎖定不同的物體。最終,變色龍還是將視線合二為一。通過切換到立體視角,它們可以更好地判斷目標物的距離並最終決定自己的舌頭該射多遠。


圖片來自BBC官網

還有一種名為米勒變色龍(Triocerosmelleri)的傢伙,它的舌頭彈出的最快速度可以達到6米/秒。使得它可以在不到十分之一秒的時間內用舌頭抓到距離自己身長達1.5倍遠的獵物,絕對是以迅雷不及掩耳之勢,讓獵物在渾然不覺中已入龍口。

關於變色龍這種神奇的生物,還有許多人們不了解的「真相」。希望感興趣的你在來上海自然博物館拜訪變色龍的同時,能夠靜下心來仔細觀察,也許你也能發現一些尚未發現的「真相」哦!

文/韓俊傑

鳴謝:

徐蕾為本文提供科學指導

趙雯君提供部分圖片

參考文獻:

1.BBC earth:the truth about chameleons

http://www.bbc.com/earth/story/20150813-the-truth-about-chameleons

2.JeremieTeyssier,Suzanne V. Saenko .Photonic crystals cause activecolour change in chameleons【J】.Nature,2015(3).

http://www.nature.com/ncomms/2015/150302/ncomms7368/pdf/ncomms7368.pdf


本文為上海自然博物館(上海科技館分館)原創,

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