变色龙是怎样变色的?
2020-07-03 广告
2020-09-19 · 每天多一点知道
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。
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。
(作者:Laura Geggel;编译:汪汪;via livescience)
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变色龙其实不是龙,而是一种蜥蜴,学名叫避役,是动物世界里能随着环境的改变而改变自己的肤色的“伪装大师”。它在水里游动时,全身是淡绿灰色,同水色相近;上岸时,身体又变成了与泥土相仿的褐色;当它一动不动地隐蔽在枝干边时,皮肤又变得与树皮的颜色一般。不留神还真发现不了它。
变色龙之所以能改变自己的肤色,是因为在它厚厚的真皮里有一个特定的“色素细胞库”。在这些色素细胞中,有一个色素细胞,它有使皮肤的颜色变深,也能变浅;还能和其他色素细胞组合,调配成其他某些颜色。变色龙的变色过程受神经系统的间接控制,决不会像人们所说的“说变就变”,也不会在一个不适合自己栖息的环境里“创造”出一种新的颜色。每一个变色龙几乎都有自己独特的“调色板”,也决不会是人们所说的“想变什么变什么”,有的绝不会变成绿色,有的则永远变不成红色。
由于变色龙能够熟练地利用“变色”的技巧使自己巧妙地伪装起来,与自己周围的环境,如泥土、水、绿叶青草等浑为一体,不易被天敌发现,因而会躲过不少灾难。
像这种利用体色的变化保护自己安全的方法,动物学家称之为动物的“色彩防御”。
利用各种色素细胞,变色龙得以生存、繁殖。,变色龙变色的主要目的是调节体温和与同伴进行交流。平时,着色色素都贮存在色素细胞的液囊里,当变色龙想要变色时,神经系统就会命令这些液囊张开或关闭,放出主人所需要的色素。例如,变色龙遇到同类闯入自己的领地时,就将红色色素释放出来,警告闯入者迅速离开。
科学家从变色龙的体色里探寻它的心情。例如,如果雌性变色龙在求偶者面前体色变得十分暗淡,就表明它不喜欢对方。
变色龙是如何变色的?原来我们一直都错了!