烏賊和章魚為什麼會變色?

2021-01-08 搜狐網

  【美國每日科學網站7月25日報導】題:科學家披露烏賊和章魚變色能力背後的機制

  生命體可以通過兩種途徑形成顏色:染色或形成某種解剖結構。結構性顏色源於光線同生物納米結構之間物理上的相互作用。許多生命體擁有這種能力,但是人們對這個過程背後的生物機制卻知之甚少。

  兩年前,加利福尼亞大學聖巴巴拉分校(UCSB)的一個跨學科研究團隊發現了這個機制。研究人員發現,乳光槍烏賊體內的一種神經遞質通過這個機制大幅改變了烏賊的顏色。這種神經遞質叫做乙醯膽鹼。它會啟動一系列過程,最終形成一些磷酸鹽和一族獨特的蛋白質,叫做reflectin。這套程序會讓該蛋白質發生濃縮,從而推動動物的變色過程。

  現在研究人員已經進行了更加深入的研究,以揭開烏賊和章魚等動物急劇改變顏色所使用的機制。有關發現刊登在新一期的《科學家報》雙周刊上。

  結構性顏色的形成完全依賴材料的密度和形狀,而不是其化學特性。乳光槍烏賊皮膚中有一種特殊的細胞,叫做虹色細胞。UCSB研究團隊最近的研究發現,這種細胞的細胞膜形成深深的褶皺,並且這些褶皺延伸到該細胞體的深處。這就製造出了一些薄層,它們可以充當可調的布拉格反射器。布拉格反射器是從一對英國父子那裡得名的。這對父子在100多年前發現,一些循環結構會以有規律的方式反射光線。

  該研究的作者之一丹尼爾·莫爾斯說:「我們知道頭足綱動物利用它們可調的虹彩進行偽裝,這樣它們可以控制自己的透明度,或在某些情形下變得同背景相匹配。」

  他又說:「它們還利用自身的虹彩製造一些可以擾亂捕食者視覺辨識能力的模式,或者協調與其他同類的互動,尤其是交配。在交配時,它們可以從一種面貌改變成另一種面貌。例如,一些烏賊可以從鮮紅色變成斑馬紋,從而發出交配邀請。」

  研究人員發現,蛋白質reflectin全都位於細胞膜形成的薄層內,這種蛋白質發生濃縮時,會使薄層內的滲透壓由於水的排出而劇烈變化。水的排出會讓薄層收縮和脫水,並讓薄層的厚度降低。

  當乙醯膽鹼被衝刷掉,細胞可以得到恢復,薄層開始吸收水份,從而膨脹到原來的厚度。這種可轉換的收縮與膨脹的過程改變了薄層的厚度,進而改變了所反射光線的波長,於是「調節」了顏色變化。

  (未經《參考消息》授權,任何單位、個人不得轉載、摘編或以其他方式使用) (來源:新華國際)

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