用皮膚“看”世界的魚

張夢然

有一種魚，不僅能夠用眼睛看東西，甚至還能用皮膚“看”周圍的環(huán)境！

用皮膚“看世界”的豬魚

生活在大西洋巖礁區(qū)的長棘毛唇隆頭魚，長著一個長長的“豬鼻子”，用于搜尋藏在沙子中的甲殼動物。當(dāng)它們覓食時，仿佛豬在用鼻子拱來拱去，所以又被稱作豬魚。

豬魚最特別的地方不是長得像豬，而是它們驚人的變色超能力。它們能夠快速調(diào)整皮膚的顏色，使自己融入周圍珊瑚礁的環(huán)境之中，或者變出鮮艷的顏色以趕走競爭者、吸引異性。

變色龍往往需要幾分鐘才能完成變色，而豬魚變色的速度很快，能在不到一秒鐘的時間里改變皮膚的顏色。更有意思的是，豬魚甚至能在死后繼續(xù)變色！

發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是生物學(xué)家洛里·施韋克特。幾年前，施韋克特釣起了一條豬魚，豬魚離開水之后很快就死掉了，施韋克特把死去的豬魚扔在了甲板上，沒想到，她發(fā)現(xiàn)這條豬魚的皮膚在不久之后，竟然變成了跟甲板一樣的顏色！

這一發(fā)現(xiàn)讓她非常驚訝，豬魚死后眼睛和大腦的視覺系統(tǒng)都停止運轉(zhuǎn)了，它們怎么還能變色？難道這種怪魚變色時可以不依賴于大腦和眼睛？雖然像章魚、烏賊這樣的軟體動物，確實能夠通過皮膚上的光感受器來探測周圍的環(huán)境。但人們還沒有在魚類身上看到這一點。

在2018年，施韋克特和同事發(fā)表了一篇文章，指出在豬魚的皮膚里存在一種能夠感光的蛋白——視蛋白SWS1。這種視蛋白普遍存在于包括人類在內(nèi)的多種動物體內(nèi)。

生物變色的原理

2023年8月，施韋克特團(tuán)隊又在《自然·通訊》上發(fā)表了一篇論文。

施韋克特和同事們在豬魚的皮膚里檢測到了紅、黃、黑色素細(xì)胞。正如我們用調(diào)色盤，通過調(diào)節(jié)這些色素細(xì)胞的相對大小，豬魚可以讓皮膚呈現(xiàn)出不同類型的顏色。

施韋克特和同事們還從光學(xué)顯微鏡下看到了彩虹色素細(xì)胞和白色素細(xì)胞。這些彩虹色素細(xì)胞并不是真的存在許多種顏色，而是通過調(diào)節(jié)鳥嘌呤晶體的結(jié)構(gòu)，讓皮膚呈現(xiàn)絢麗的顏色。白色素細(xì)胞也并不是真的存在白色色素，而是通過調(diào)節(jié)鳥嘌呤晶體的結(jié)構(gòu)反射光線。

而視蛋白SWS1在這個過程中，起到了從皮膚內(nèi)向外“看”的作用。它通過“看”到的細(xì)微差別，對色素細(xì)胞進(jìn)行微調(diào)。

在豬魚的皮膚中，視蛋白SWS1存在于色素細(xì)胞下方，因此，不同色素細(xì)胞的大小，會影響抵達(dá)視蛋白的光線。通過接收不同顏色光線，SWS1可以微調(diào)色素細(xì)胞，讓皮膚呈現(xiàn)更接近周圍環(huán)境的顏色。

事實上，生物皮膚中視蛋白“看”東西的機(jī)制和“眼睛—大腦”這套視覺機(jī)制并不相同，它能更簡單快速地判斷皮膚和環(huán)境顏色的差異。

通過對生物變色原理的了解，人們在不久的將來可能有望讓包括自動駕駛汽車在內(nèi)的人工智能更簡單、快速地“看見”世界。

（大浪淘沙摘自2023年8月23日《科技日報》）