變色龍為什麼會變色?

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研究者發現,變色龍有兩層特殊的面板細胞。雄性變色龍的上層面板細胞比雌性和幼年變色龍更加鮮豔,這層細胞能通過改變結構與反射光線的方式來變色。

變色龍神奇的變色本領長久以來讓人困惑不已。而現在,它的祕密真相大白了。最新研究發現變色龍能通過調整一層特殊的緊貼面板的細胞,來迅速地改變顏色。

研究者發現,與烏賊或章魚這類變色生物不同,變色龍並不通過聚集或分散面板細胞內的色素來變色,而是依賴面板細胞中的結構改變,來影響面板反射光線的方式。

為了探究這種爬行動物的變色原理,研究者們研究了五隻成年雄性、四隻成年雌性和四隻幼年的豹變色龍(Furciferpardalis),這是一類生活在馬達加斯加的蜥蜴。科學家們發現這種變色龍具有兩層緻密的重疊的彩虹色素細胞(iridophore cell)——一種含有色素,能反射光線的色彩斑斕的細胞。

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研究者說,彩虹色素細胞內含有納米晶體,它們的尺寸、形狀和排 列方式各不相同,這就是變色龍能夠戲劇性地變色的關鍵。他們發現變色龍能通過面板的放鬆或緊張來改變上層細胞的排列結構,來導致顏色改變。譬如,一隻雄性變色龍懸掛在枝頭的時候可能處於鬆弛狀態,而當它看見雄性競爭者時,則處於興奮狀態。

“當面板處於鬆弛狀態,彩虹色素細胞內的納米晶體彼此捱得很近——這樣,這些細胞就特異性地反射短波長的光,譬如藍光,”本研究的通訊作者,瑞士日內瓦大學的遺傳與進化教授Michel Milinkovitch說。

另一方面,當面板興奮,相鄰納米晶體的間距增加,每個含有納米晶體的彩虹色素細胞會選擇性地反射長波長的光,譬如黃色、橙色或紅色光——Milinkovitch在寫給Live Science的郵件中這樣提到。他還說,然而變色龍並非始終是藍色的,它們的面板還含有黃色色素,而藍色與黃色混合就成了綠色——一種使它們得以在樹木與植被間隱藏的“保護色”。

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研究者還在研究中提到“紅色面板色素無法在興奮期間迅速變色,但其亮度會增加。”

此外,他們還發現一層更深和更緻密的面板細胞能反射大量陽光中的近紅外光。但這些細胞似乎不怎麼變色,研究者說,這些細胞可能幫助變色龍反射熱量,保持涼爽。

研究者用了大量方法研究彩虹色素細胞,他們用高解析度攝像技術拍攝變色龍的變色過程,並設計了多種模型來預測納米晶體反射光線的方式。

Milinkovitch說,“這一結果與我們在真實生活中觀察到的現象完全吻合。”

Milinkovitch提到,研究者還用了不同濃度的溶液來處理細胞,使得細胞膨脹或收縮。正如他們預期的一樣,這些處理改變了納米晶體的間距,也改變了它們可見的顏色。

Milinkovitch說,然而僅有成年雄性變色龍會變色,尤其是當它們見到想要驅除的雄性變色龍競爭者時,或者是遇到想要吸引的的雌性時。雌性與幼年變色龍色彩暗淡,上層的彩虹色素細胞也很少。

Milinkovitch表示,這項發現可能協助工程師與物理學家在新技術中複製變色龍的變色能力,譬如利用它來消除反射。

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