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乌贼和章鱼为什么会变色?

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【美国每日科学网站7月25日报道】题:科学家披露乌贼章鱼变色能力背后的机制

生命体可以通过两种途径形成颜色:染色或形成某种解剖结构。结构性颜色源于光线同生物纳米结构之间物理上的相互作用。许多生命体拥有这种能力,但是人们对这个过程背后的生物机制却知之甚少。

两年前,加利福尼亚大学圣巴巴拉分校(UCSB)的一个跨学科研究团队发现了这个机制。研究人员发现,乳光枪乌贼体内的一种神经递质通过这个机制大幅改变了乌贼的颜色。这种神经递质叫做乙酰胆碱。它会启动一系列过程,最终形成一些磷酸盐和一族独特的蛋白质,叫做reflectin。这套程序会让该蛋白质发生浓缩,从而推动动物的变色过程。

现在研究人员已经进行了更加深入的研究,以揭开乌贼和章鱼等动物急剧改变颜色所使用的机制。有关发现刊登在新一期的《科学家报》双周刊上。

结构性颜色的形成完全依赖材料的密度和形状,而不是其化学特性。乳光枪乌贼皮肤中有一种特殊的细胞,叫做虹色细胞。UCSB研究团队最近的研究发现,这种细胞的细胞膜形成深深的褶皱,并且这些褶皱延伸到该细胞体的深处。这就制造出了一些薄层,它们可以充当可调的布拉格反射器。布拉格反射器是从一对英国父子那里得名的。这对父子在100多年前发现,一些循环结构会以有规律的方式反射光线。

该研究的作者之一丹尼尔·莫尔斯说:“我们知道头足纲动物利用它们可调的虹彩进行伪装,这样它们可以控制自己的透明度,或在某些情形下变得同背景相匹配。”

他又说:“它们还利用自身的虹彩制造一些可以扰乱捕食者视觉辨识能力的模式,或者协调与其他同类的互动,尤其是交配。在交配时,它们可以从一种面貌改变成另一种面貌。例如,一些乌贼可以从鲜红色变成斑马纹,从而发出交配邀请。”

研究人员发现,蛋白质reflectin全都位于细胞膜形成的薄层内,这种蛋白质发生浓缩时,会使薄层内的渗透压由于水的排出而剧烈变化。水的排出会让薄层收缩和脱水,并让薄层的厚度降低。

当乙酰胆碱被冲刷掉,细胞可以得到恢复,薄层开始吸收水份,从而膨胀到原来的厚度。这种可转换的收缩与膨胀的过程改变了薄层的厚度,进而改变了所反射光线的波长,于是“调节”了颜色变化。

(未经《参考消息》授权,任何单位、个人不得转载、摘编或以其他方式使用)

(原标题:乌贼和章鱼为什么会变色?)

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