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变色龙是怎么变色的?

2015-05-02 浏览: 739 评论:0

摘要: 几年前,我在给一只人工饲养的高冠变色龙(盔甲避役,Chamaeleo calyptratu)拍照时,它竟然顺着我的胳膊爬上了我的头顶,然后从布满斑点的警戒色,变绿了…… 一只平静的,绿油油的高冠变色龙。图片:wiki commons/Embreus 举出这个...

几年前,我在给一只人工饲养的高冠变色龙(盔甲避役,Chamaeleo calyptratu)拍照时,它竟然顺着我的胳膊爬上了我的头顶,然后从布满斑点的警戒色,变绿了……

变色龙是怎么变色的?

一只平静的,绿油油的高冠变色龙。图片:wiki commons/Embreus

举出这个略显尴尬的例子,目的在于告诉大家,变色龙变色并不完全是为了适应外界环境的需要。变色龙改变体色最重要的原因是作为信息交流的工具,就像一种无声的语言,默默地诉说喜怒哀乐。以高冠变色龙为例,它们在平静时体色展现为绿色,在精神紧张时身体上会出现密密麻麻的深色斑点,在熟睡时转为淡雅的黄绿色,雌性在发情期体侧会出现亮黄色或黄褐色的斑块,而已怀孕的雌变色龙底色通常会变为黑灰色,上面点缀着墨绿和亮黄色的斑纹。

变色龙是怎么变色的?

怀孕的雌性高冠变色龙。她身上的斑纹是在告诉那些单身汉们:本姑娘已经名花有主了。图片:wiki commons/Olbertz

而色彩变化最为丰富的七彩变色龙(豹纹叉角避役,Furcifer pardalis)体色甚至还会受地理因素影响。不同的体色就像不同的身份标识,对应着不同的产地。从不同产地采集到的不同个体,看上去完全不像是相同的种类,虽然事实上它们连亚种都算不上,因为有些类群都不具备地理隔离。更有意思的是,这些变色龙会识别出相邻产地的异色同类,并且有意识地避免与它们“杂交”。

变色龙是怎么变色的?

七彩变色龙的变色能力比起高冠变色龙又是更胜一筹。图片:Tortuga Reptiles

当然,变色龙变色也会受到外界环境,温度,身体状况等诸多条件影响,但这些只能算是次要因素了。

好了,说了这么多,问题来了。变色龙是如何实现快速改变体色的呢?

通常的观点认为,变色龙皮下有垂直排列的数层色素细胞,每层控制着特定的颜色,通过色素细胞的舒张和收缩调和成不同的颜色,和电视机的彩色显像管原理类似。

但是这样的观点可能有些过时了。上个月,瑞士日内瓦大学(University of Geneva,UNIGE)的学者在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上提出了他们的观点:之所以能够迅速的改变体色,原因在于变色龙真皮细胞的表面有一层虹细胞(iridophores),通过改变这一细胞层内部的鸟嘌呤纳米晶体的排列结构,变色龙就可以实现颜色的变化。

很多种类的变色龙都具有绚烂的体色,从赤橙黄到青蓝紫,仿佛大自然中所有的色彩都能在它们身上找到——是因为变色龙体内有多种色素细胞吗?实际上并不是这样。

各种生物所表现出的颜色可分为两大类:化学色和结构色。化学色是由生物体内的各种色素引起,诸如黑色素,血红素,叶绿素,胡萝卜素等等,它是生物体内实实在在的颜色。结构色又称物理色,它们由特定波长的光线与某些纳米级的结构发生散射、干涉或衍射等作用产生。光盘和某些鸟类羽毛产生的虹彩就是典型的结构色。

变色龙和其他蜥蜴也不例外,它们虹细胞中的纳米晶体正是这样一种可以产生结构色的纳米级结构。当变色龙处于平静的状态下时,这些晶体排列紧密,此时光通过时只反射出蓝色,蓝色的结构色与化学色的黄色素相结合,体色呈现为绿色。而当变色龙紧张时,它们会主动控制晶体的疏密程度,使其排列更加松散,这样的结构会反射波长更长的色光,例如红光、黄光等,于是展现出更鲜艳的结构色。而这一系列变化,在眨眼之间即可完成。

变色龙是怎么变色的?

七彩变色龙的变色原理。图片:参考文献1

此外研究人员还发现,在外层的S-虹细胞之下,还有一层D-虹细胞分化出了不同的形态和功能,它们的外形相对较大,并不参与颜色变化。虽然不参与变色,但是它们可能参与到了更重要的生理过程中,因为它们可以控制红外光的反射量。就像改变颜色一样,变色龙可以通过调整这层细胞,瞬间改变自己对热量的吸收能力,作为一种被动体温调节机制,这对变色龙这样的变温动物有着极大的积极作用。目前只在变色龙科(避役科Chamaeleonidae)中的部分种类发现了这样一种高度特化的虹细胞,不过也许在不久的将来,人们会受此启发,制造出新型的仿生隔热/吸热材料。

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