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变色龙,到底是怎样变色的?

2018-10-20 10:41| 发布者: 爬宠网_008| 查看: 263

变色龙(chameleon)是一种神秘的动物,它们能随环境变换身体的颜色。它们究竟是如何改变身体颜色的,这一直是一个谜。最近,科学家终于揭开了它的变色之谜!秘密就隐藏在它们皮肤中的一种特殊细胞中。这个研究成果 ...

变色龙(chameleon)是一种神秘的动物,它们能随环境变换身体的颜色。

它们究竟是如何改变身体颜色的,这一直是一个谜。最近,科学家终于揭开了它的变色之谜!秘密就隐藏在它们皮肤中的一种特殊细胞中。这个研究成果在线发表在3月10日的Nature Communications上。

我们知道,乌贼和章鱼也会变色。它们变色是通过增加或减少皮肤中的色素浓度来实现。然而,变色龙则另辟蹊径。科学家们发现,变色龙依靠的是皮肤上一种反射光线的特殊结构。


为了搞清楚变色龙的变色机制,科学家研究了5只成年雄性变色龙、4只成年雌性变色龙和4只年幼的豹变色龙。豹变色龙是一种生活在马达加斯加的变色龙。科学家发现,变色龙皮肤中有两层厚厚的虹色细胞(iridophore cells),重叠在一起。虹色细胞是一种含有色素、能反射光线并发出彩虹色光芒的细胞。


科学家说,虹色细胞中含有许多不同形状、尺寸和组合的纳米晶体,这是变色龙变色的关键。变色龙可以放松或绷紧皮肤,从而改变表层细胞中纳米晶体的排列,导致色彩的改变。比如说,一只雄性变色龙懒洋洋地趴在树枝上时,可能皮肤处于放松状态,而当另一只雄性竞争者出现时,它就会立刻进入兴奋状态,皮肤也紧绷起来。


论文的作者之一、瑞士日内瓦大学的Michel Milinkovitch教授说,当变色龙皮肤放松时,虹色细胞中的纳米晶体彼此靠得很近,这样,细胞就容易反射短波长的光线,比如蓝色。而当皮肤变的紧绷时,纳米晶体之间的距离增大了,虹色细胞就更容易反射波长较长的光线,比如黄色、橙色和红色。但是变色龙并不总是蓝色的。它的皮肤中还含有一种黄色的色素,当蓝色和黄色混合时,就变成绿色,使得它们可以隐蔽在树叶中。

▲一只雄性变色龙,从绿色变成黄色。Credit: Michel Milinkovitch


研究者写道:“在兴奋状态下,红色的色调并不会改变太多,但是红色的亮度会增加。”


与此同时,他们还发现,变色龙还有一层更厚的皮肤细胞,能反射大量的近红外线。这些细胞对变色没有贡献,但是可以帮助变色龙反射走多余的热量,保持凉爽。

在这个研究中,科学家用了很多方法。比如说,他们用高分辨率的相机拍下了变色龙变色的过程,建立了大量模型来模拟纳米晶体反射光线的机制。他们还将变色龙皮肤上的虹色细胞放入溶液,通过改变溶液的浓度,观察细胞肿胀或收缩时的色彩变化。这些实验都证明,他们的理论是正确的。

不过,只有成年雄性变色龙才会变色,特别是当它们遇到一只不识时务的雄性竞争者,或一只风姿卓约的雌性变色龙时。雌性变色龙和幼年变色龙的颜色都很暗淡,这是因为它们表层皮肤中的虹色细胞很少。


所以,变色龙是纳米级的调色师哦!这个发现有助于帮助工程师、物理学们进行仿生设计。



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