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变色龙为什么会变色?  

2015-03-23 09:36:45|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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变色龙的细胞会发生结构改变,从而影响皮肤反射光线的方式

  

 图片来源:Michel Milinkovitch

 
研究者发现,变色龙有两层特殊的皮肤细胞。雄性变色龙的上层皮肤细胞比雌性和幼年变色龙更加鲜艳,这层细胞能通过改变结构与反射光线的方式来变色。(图片由Michel Milinkovitch提供)
 
变色龙神奇的变色本领长久以来让人困惑不已。而现在,它的秘密真相大白了。最新研究发现,变色龙能通过调整一层特殊的紧贴皮肤的细胞,来迅速地改变颜色。
 
研究者发现,与乌贼或章鱼这类变色生物不同,变色龙并不通过聚集或分散皮肤细胞内的色素来变色,而是依赖皮肤细胞中的结构改变,来影响皮肤反射光线的方式。
 
为了探究这种爬行动物的变色原理,研究者们研究了五只成年雄性、四只成年雌性和四只幼年的豹变色龙(Furciferpardalis),这是一类生活在马达加斯加的蜥蜴。科学家们发现这种变色龙具有两层致密的重叠的彩虹色素细胞(iridophore cell)——一种含有色素,能反射光线的色彩斑斓的细胞。
 
研究者说,彩虹色素细胞内含有纳米晶体,它们的尺寸、形状和排 列方式各不相同,这就是变色龙能够戏剧性地变色的关键。他们发现变色龙能通过皮肤的放松或紧张来改变上层细胞的排列结构,来导致颜色改变。譬如,一只雄性 变色龙悬挂在枝头的时候可能处于松弛状态,而当它看见雄性竞争者时,则处于兴奋状态。
 
“当皮肤处于松弛状态,彩虹色素细胞内的纳米晶体彼此挨得很近——这样,这些细胞就特异性地反射短波长的光,譬如蓝光,”本研究的通讯作者,瑞士日内瓦大学的遗传与进化教授Michel Milinkovitch说。
 
另一方面,当皮肤兴奋,相邻纳米晶体的间距增加,每个含有纳米晶体的彩虹色素细胞会选择性地反射长波长的光,譬如黄色、橙色或红色光——Milinkovitch在写给Live Science的邮件中这样提到。他还说,然而变色龙并非始终是蓝色的,它们的皮肤还含有黄色色素,而蓝色与黄色混合就成了绿色——一种使它们得以在树木与植被间隐藏的“保护色”。
 
研究者还在研究中提到“红色皮肤色素无法在兴奋期间迅速变色,但其亮度会增加。”
 
此外,他们还发现一层更深和更致密的皮肤细胞能反射大量阳光中的近红外光。但这些细胞似乎不怎么变色,研究者说,这些细胞可能帮助变色龙反射热量,保持凉爽。
 
研究者用了大量方法研究彩虹色素细胞,他们用高分辨率摄像技术拍摄变色龙的变色过程,并设计了多种模型来预测纳米晶体反射光线的方式。
 
Milinkovitch说,“这一结果与我们在真实生活中观察到的现象完全吻合。”
 
Milinkovitch提到,研究者还用了不同浓度的溶液来处理细胞,使得细胞膨胀或收缩。正如他们预期的一样,这些处理改变了纳米晶体的间距,也改变了它们可见的颜色。
 
Milinkovitch说,然而仅有成年雄性变色龙会变色,尤其是当它们见到想要驱除的雄性变色龙竞争者时,或者是遇到想要吸引的的雌性时。雌性与幼年变色龙色彩暗淡,上层的彩虹色素细胞也很少。
 
Milinkovitch表示,这项发现可能协助工程师与物理学家在新技术中复制变色龙的变色能力,譬如利用它来消除反射。
 
这项研究线上发表于今日(2015年3月10日)的Nature Communications杂志。(撰文:劳拉?杰格儿 翻译:陈晓青 审校:董子晨曦)
 
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