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加州大学尔湾分校新闻

鱿鱼变色的秘密可能在于它皮肤上出人意料的闪光

一眨眼的功夫,鱿鱼就能从沙褐色变成鲜亮的红色,或者带着明亮的金属彩虹波纹。它们的变色能力(以及它们的头足类动物、章鱼和墨鱼的变色能力)比在动物界发现的任何动物都要复杂。

通过复制头足类动物皮肤的内部结构,研究人员希望找到改进伪装设备或设计变色材料和化妆品的方法。但这一最终目标仍有很长的路要走。

作者:Stephen Senft

东北大学化学和化学生物学助理教授莱拉·德拉维(Leila Deravi)的实验室领导了这项研究。“没有人能达到它们实际工作的速度和复杂性。”

德拉维一直在与海洋生物实验室资深科学家罗杰·汉伦(Roger Hanlon)共同领导的一个跨学科的大型研究团队,在分子水平上研究乌贼伪装。他们最近发表的关于长鳍乌贼的研究,揭示了乌贼变色能力的一个全新的方面,使研究人员离能够复制长鳍乌贼又近了一步。

鱿鱼的皮肤有两种结构,可以利用光线产生不同的颜色。靠近表面的器官,称为色素团,使用有弹性的色素囊,当周围的肌肉收缩时,这些色素囊会迅速拉伸成彩色的圆盘。当光线照射到色素颗粒上时,它们会吸收大部分波长,只反射出一小段颜色。

2018年2月9日,莱拉·德拉维在赫尔蒂格大厅的实验室工作。照片由Adam Glanzman/东北大学拍摄

在皮肤深处,一种叫做虹膜细胞的细胞会反射所有照射到它们的光。通过散射这种光,一种被称为结构着色的方法,它们会反射出明亮的彩虹光泽。

几十年来,所有可用的数据都表明,这些单独的结构只能产生一种或另一种颜色:色素或结构。但当研究人员仔细观察乌贼的色素团时,他们发现彩虹色与色素完美地结合在一起。

汉伦说:“在最上层,嵌入色素细胞器官的是结构着色。”“没有人发现过这样的东西。”

汉伦花了四十年的大部分时间研究头足类动物的生物学,他回顾了他的柯达彩色胶卷。果然,他发现了一张由色谱仪反射出的蓝色彩虹的照片。当时,他以为这种闪闪发光的蓝色来自皮肤深处的一种嗜酸性粒细胞。 

汉伦说:“我在1978年看到了这一幕,但当时我并没有意识到自己在看什么。”“这是难以置信的。”

作者:Stephen Senft

这一次,研究人员确信彩虹是来自色团。包括麻省理工学院新罕布什尔大学在内的研究小组在色素囊周围的细胞中发现了产生彩虹色的蛋白质,这种蛋白质被称为反射蛋白。

这一意想不到的发现,即色素团同时使用色素和结构着色来创造其动态效果,为生物学家和化学家提供了新的机会。

汉伦说:“我们打破了已知的头足类动物皮肤的工作模式。”

像汉伦这样的生物学家可以利用这些新信息更好地了解这些迷人的物种。像德拉维这样的应用化学家可以用它来逆向工程头足类动物的变色能力,供人类使用。

“我们正在拼凑一个路线图,本质上,这些动物是如何工作的,”德拉维说。“我们的最终目标是尝试创造出一种材料,一种可穿戴设备,一幅画或一种涂层,可以像这些动物一样快速变色。

“今天的目标甚至不像三年前那么遥不可及。”

如有任何媒体查询,请致电[email protected]或617-373-5718与香农·纳尔吉联系。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northeastern.edu/2019/03/05/the-secret-of-squids-ability-to-change-colors-may-lie-in-an-unexpected-sparkle-on-its-skin/