

栖息在岩礁、尖嘴的鹦哥鱼遍布北卡罗来纳州至巴西之间的大西洋,以其变色皮肤而闻名。这些海洋变色龙可以迅速从白色切换到红褐色,以融入珊瑚礁,但它们的皮肤可能隐藏着其他东西。
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发表在8月21日《自然-通讯》杂志上的一项研究深入探究了鹦哥鱼的感觉反馈系统,发现该鱼可能利用其皮肤在水下视物。它们还可以利用这一点从内部为自己拍照。
北卡罗来纳大学威尔明顿分校的生物学家 Lori Schweikert 在佛罗里达礁岛群亲眼目睹了这一现象后,受到启发开始研究。当她看到即使死去的鹦哥鱼也能继续进行伪装时,她想知道鹦哥鱼是否仅凭皮肤就能感知光线,而不是依赖眼睛和大脑。
在早前的一项研究中,Schweikert 和杜克大学的生物学家 Sönke Johnsen 发现,鹦哥鱼携带着一种在皮肤中激活的光敏蛋白——视蛋白的基因。该基因与它们眼睛中的视蛋白基因不同。鱿鱼、壁虎和其他变色动物的皮肤也会产生感光视蛋白,但科学家尚不清楚这些蛋白如何帮助动物改变颜色。一种假说认为,感光皮肤有助于动物感知周围环境,但也可能是动物观察自身的一种方式。
在这项新的研究中,Schweikert 和 Johnsen 取了鹦哥鱼身体不同部位的皮肤样本,并在显微镜下对其进行了成像。近距离观察,皮肤上的每个彩色点都是一种称为色素细胞的特化细胞。这些细胞内含有黑色、黄色或红色的色素颗粒。
这些色素颗粒的移动改变了皮肤的颜色。当它们在细胞中散开时,颜色会变深。当它们聚集成一个小点时,细胞会变得更透明。

接下来,研究小组使用了一种称为免疫标记的技术来寻找皮肤中的感光视蛋白。他们发现在鹦哥鱼中,视蛋白并非在变色色素细胞中产生。视蛋白实际上存在于位于它们正下方的其他细胞中。
使用透射电子显微镜拍摄的图像显示,在色素细胞下方存在一种以前未知的细胞类型,其中充满了视蛋白。
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据 Schweikert 称,照射到皮肤上的光线必须先穿过充满色素的色素细胞,然后才能到达感光层。她和研究团队估计,鹦哥鱼中的视蛋白分子对蓝光最敏感。这是鹦哥鱼色素颗粒吸收最好的光波长。
鱼类感光视蛋白有点像一个内部的宝丽来胶卷,可以捕捉光线的变化,然后当色素颗粒散开或收缩时,光线会透过充满色素的细胞。
“动物们可以从内部拍摄自己皮肤的照片,”Johnsen 在一份声明中说。“在某种程度上,它们可以告知动物自己的皮肤看起来是什么样子,因为它实际上无法弯下腰去看。”
眼睛的作用不仅仅是探测光线和形成图像,所以说鹦哥鱼的皮肤像一只巨大的眼睛是不够的。
“需要明确的是,我们并不是说鹦哥鱼的皮肤像眼睛一样运作,”Schweikert 在一份声明中补充道。“我们没有任何证据表明这是它们皮肤中正在发生的事情。它们似乎在观察自己的颜色变化。”
这些发现可能有助于研究人员为需要在没有视力或摄像头的情况下精细调整性能的设备开发更好的感觉反馈技术,例如机器人肢体和自动驾驶汽车。