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图说：乌贼的皮肤。色素细胞会随着入射光角度的变化而闪烁。
眨眼的功夫，乌贼的“智能皮肤”就能改变颜色和图案，以达到伪装或传递性信号的目的——这种拟态展示长久以来一直吸引着科学家的目光。近日，来自美国芝加哥大学附属海洋生物实验室（MBL）和美国东北大学的科学家们在《自然·通讯》杂志上发表研究称，他们发现了乌贼皮肤中的色素细胞是如何通过色素色和结构色的优雅相互作用而促成这一壮举的，该研究让仿生工程师离打造智能皮肤更近了一步。
东北大学化学和化学生物学助理教授Leila Deravi的实验室领导了这项研究。Deravi和MBL资深科学家Roger Hanlon是头足类动物（乌贼、章鱼和墨鱼）伪装方面的专家，他们领导了一个跨学科的研究团队，在分子水平上研究乌贼的动态着色。“人们一直在尝试使用现成的组件来制造模仿头足类动物颜色变化的设备，但没有任何一个设备的速度和复杂性能够媲美那些动物。”
乌贼的皮肤有两种结构，可以利用光线产生不同的颜色。色素细胞包含有弹性的色素囊，当周围的肌肉收缩时，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，只反射出一小部分其它光波从而形成各种颜色。此外，在皮肤深处，一种叫做虹膜细胞的细胞则会反射所有照射到它们的光。通过散射这种光，它们可以发出明亮的彩虹光泽，即结构色。
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类型的颜色:色素色或结构色。但是，当这篇论文的共同作者兼MBL研究人员Stephen L. Senft仔细观察乌贼的色素细胞时，他发现结构色与色素色完美地结合在一起。Hanlon说:“在细胞团顶层，嵌入色素细胞的是结构色。没有人发现过这样的东西。”
四十年里，Hanlon大部分的时间都在研究头足类动物的生物学。当他回顾此前拍摄的柯达彩色胶卷时，忽然发现了一张反射出蓝色虹彩的色素细胞照片。当时，他以为这种闪闪发光的蓝色来自乌贼皮肤深处的一种嗜酸性粒细胞。“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。”Hanlon说。
这一次，研究人员确信虹彩是来自色素细胞。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。这一意想不到的发现为生物学家和化学家提供了新的机会，即色素细胞同时使用色素色和结构色来产生动态效果。
“我们正在拼凑一个有关这些头足类动物如何产生动态着色的路线图。”Deravi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。如今，这一目标似乎不再像三年前那般遥不可及。”
科界原创 编译：Max 审稿：三水 责编：张梦
期刊来源：《自然·通讯》
期刊编号： 2041-1723
原文链接：
https://scienceblog.com/506759/scientists-discover-whats-controlling-chameleon-like-abilities-in-squid/
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