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死了也要隐藏自己,这条鱼是有多不服输

死了也要隐藏自己,这条鱼是有多不服输

  • 分类:畅游馆
  • 作者:苏澄宇
  • 来源:科学大院
  • 发布时间:2024-05-27 15:47
  • 访问量:0

【概要描述】

死了也要隐藏自己,这条鱼是有多不服输

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今天的主角叫长棘毛唇隆头鱼(Lachnolaimus maximus),如果觉得这种鱼名字不太好记,它还有一个俗名,猪形鱼。因为它的嘴突起实在太像猪鼻,尤其侧颜和猪头几分相似,故得此名。

 

 

左图为猪形鱼,右图为猪  图片(左)来源:fishsound;图片(右)来源:baiajaku

 

不过今天不是来说它有多好吃,也不是说它为啥长得跟猪头一样。而是说它的一项“特异功能”:变色,而且死了还能变

 

它变色,是因为皮肤“看见”了颜色

 

猪形鱼能变色这件事人们很早就知道了,和变色龙、章鱼的变色功能差不多,当这些鱼游过不同颜色的礁石、沙子、珊瑚时,它们体表的颜色会在几毫秒内发生变化,在白色、红棕色和这两种颜色的混搭色之间切换,以适应周围的颜色,更好和背景融为一体。

 

图片来源:参考文献

 

对于猪形鱼来说,变色不仅有伪装的功能,还有一定的社交属性,它们可以通过变色传递视觉信号,来互相沟通。(点这里看海洋动物是怎么聊天的)

 

但前几年,生物学家洛里安 · 施韦克特(Lorian Schweikert)在去佛罗里达群岛钓鱼时,发现了一件奇怪的事。她钓上了一条猪形鱼,顺手丢在了甲板上,不幸的是,没多久这条鱼就在甲板上归西了。但当施韦克特将鱼带回到冷藏箱时发现,在猪形鱼死后,它的体表颜色慢慢发生了变化,一部分变成了白色,也就是接近甲板的颜色

 

看到这一幕的施韦克特十分惊讶,毕竟鱼都死了,还在试图伪装自己,死了的伪装还有什么意义呢?施韦克特忽然意识到,猪形鱼的变色可能不需要大脑来控制,也不需要用眼睛来观察“背景板”颜色,只需要皮肤“看到”颜色就能直接变化了。这几乎是一个全新的科学领域。

 

在接下来的几年里,施韦克特成为了杜克大学和佛罗里达国际大学的博士后,将“皮肤视觉”作为自己的研究方向,而研究材料自然是猪形鱼。2018年,施韦克特的研究团队从佛罗里达州海域捕获了几条猪形鱼,在圈养24小时后,对视网膜和皮肤组织进行采样,之后用转录组学进行测序分析。

 

结果在猪形鱼的皮肤组织里检测到了感光相关的基因,也就是说猪形鱼的皮肤确实可以“看”到东西,但它的工作原理和眼睛的不太一样。在之前的研究里,科学家也有对其他变色动物,比如墨鱼和章鱼做过类似的实验,在它们的皮肤里也发现了感光相关的基因,皮肤的感光分子通路和眼睛的感光信号通路是一样的。

 

首先,章鱼的眼睛接收到外界光线的刺激,将视觉信息传递给大脑。之后,章鱼的大脑根据视觉信息和其他因素来决定要变成什么颜色和纹理,然后向皮肤下的神经节发送相应的神经信号。

 

接下来,神经节将神经信号分发给皮肤中的各个色素细胞和虹彩细胞,使它们收缩或舒张,改变其暴露面积和反射率。最后,色素细胞和虹彩细胞通过组合不同的颜色和亮度,形成与周围环境相匹配或相反的皮肤效果。

 

 

改变颜色的章鱼  (图片来源:Flickr/Klaus Stiefel)

 

但猪形鱼却不太一样,它的皮肤依赖于另一条信号通路来感知光线,是一种涉及环腺苷酸的连锁反应。这一切都不需要用到大脑,也不需要用眼睛去看,所以即便猪形鱼的大脑死掉了,只要它的皮肤细胞还没有死掉,就可以通过皮肤感知到周围的环境颜色,变成与之相近的颜色。

 

变色过程就是色素颗粒的运动过程

 

虽然死鱼变色的问题貌似解决了,但更多的只是基于基因组学的分析,并没有从细胞学的角度做实验分析。2023年8月22日,施韦克特的研究团队在《自然通讯》上发表了关于猪形鱼变色的进一步研究,这次不再是从基因组学进行分析,而是对皮肤细胞进行观察实验。科学家从猪形鱼的不同部位取下皮肤样本,然后放到显微镜下观察。下图中,左边是变成白色的皮肤样本,右边是变成红棕色的皮肤样本。

 

图片来源:参考文献

 

在显微镜下,左边猪形鱼的皮肤就像一幅水彩画,上面由数不清的不同颜色的色点构成。每一个色点都是一个色素细胞,有的色素细胞里有黑色色素颗粒,有的则是红色,有的是黄色。

 

当这些色素颗粒运动起来的时候,皮肤的颜色也随着色素的移动发生改变。当颗粒在细胞内扩散时,皮肤颜色看起来更深,变成红棕色;当颗粒聚集在一起时,细胞的大部分区域颜色就会变淡,变成左图中比较透明的颜色。简单来说,色素颗粒的运动便是猪形鱼的变色过程

 

图片来源:Wikipedia

 

那猪形鱼为什么能感知到外界光线?这种特殊的细胞在哪呢?细胞能感知到外界的光线,它里面肯定得有视蛋白。所以只要检测到视蛋白,就知道哪些皮肤细胞可以感知到光线。

 

科学家使用一种称为免疫标记的技术来定位皮肤内的视蛋白。他们发现,在猪形鱼皮肤中,那些会变色的色素细胞中并没有视蛋白。不过,他们通过透射电子显微镜,在猪形鱼的色素细胞下方找到了一种之前没有发现的细胞类型,里面充满了视蛋白。换言之,光线得先穿过色素细胞,才能到达视细胞,继而被“看到”。

 

图片来源:Wikipedia

 

当然,猪形鱼皮肤的“看到”和眼睛的看到还是不太一样,毕竟后者可以在大脑形成图像,而对于前者,科学家还没有任何证据来证明这点。只能说皮肤对光线的感知更像一种感光反馈机制,一旦监测到了外界颜色发生了变化,皮肤的色素颗粒也会进行运动微调。

 

猪形鱼并不需要思考经过一片多彩珊瑚的时候要变成什么颜色,因为整个过程都被皮肤安排好了。如果用游戏的概念来解释,这一变色机制就像被动技能一样,并不需要主动释放来得到。

 

也许有一天,人类搞懂了这种被动感光机制,可以将其应用到更多人类科技上。而这一切的源头只因科学家钓到了一条猪形鱼,它在甲板变了颜色。

 

参考文献:

https://link.springer.com/article/10.1007/s00359-018-1254-4

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40166-4

 

作者:苏澄宇

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