这种鱼不仅用眼睛看还用皮肤看

几年前，生物学家洛里·施韦克特(LoriSchweikert)在佛罗里达群岛钓鱼时，遇到了一种不寻常的快速变化行为。她卷起一条叫做猪鱼的尖嘴珊瑚鱼，并将其扔到船上。但后来，当她把它放进冷藏箱时，她注意到了一些奇怪的事情：它的皮肤呈现出与船甲板相同的颜色和图案。

猪鱼是西大西洋从北卡罗来纳州到巴西的常见鱼类，以其变色的皮肤而闻名。该物种可以在几毫秒内从白色变成斑驳的再到红棕色，与珊瑚、沙子或岩石融为一体。

尽管如此，施韦克特还是感到惊讶，因为这条猪鱼虽然已经死了，但仍然继续伪装。这让她想知道：猪鱼是否可以仅使用皮肤而不依赖眼睛和大脑来检测光?

“这为我打开了整个领域的大门，”施韦克特说。

在接下来的几年里，施韦克特开始在杜克大学和佛罗里达国际大学担任博士后研究“皮肤视觉”的生理学。

2018年，Schweikert和杜克大学生物学家SönkeJohnsen发表的一项研究表明，猪鱼携带一种称为视蛋白的光敏蛋白基因，该蛋白在皮肤中被激活，并且该基因与在它们眼睛中发现的视蛋白基因不同。

人们发现从章鱼到壁虎等其他变色动物的皮肤也能产生光敏视蛋白。但他们究竟如何使用它们来帮助改变颜色尚不清楚。

“当我们在猪鱼身上发现它时，我看着Sönke说，为什么皮肤里有一个光探测器?”现任北卡罗来纳大学威尔明顿分校助理教授的施韦克特说道。

一种假设是，光感皮肤有助于动物了解周围环境。但新的发现表明了另一种可能性——“他们可能用它来看待自己，”施韦克特说。

在《自然通讯》杂志上发表的一项研究中，施韦克特、约翰森和同事联手仔细观察了猪鱼的皮肤。

研究人员从鱼身体的不同部位采集了皮肤碎片，并在显微镜下拍摄了它们的照片。

近距离观察，猪鱼的皮肤看起来就像一幅点彩画。每个颜色点都是一个称为色素细胞的特殊细胞，其中含有红色、黄色或黑色的颜料颗粒。

正是这些色素颗粒的运动改变了肤色。当颗粒遍布细胞时，颜色显得更深。当它们聚集成一个难以看到的小点时，细胞就会变得更加透明。

接下来，研究人员使用一种称为免疫标记的技术来定位皮肤内的视蛋白。他们发现，在猪鱼中，变色的色素细胞不会产生视蛋白。相反，视蛋白存在于它们正下方的其他细胞中。

用透射电子显微镜拍摄的图像揭示了一种以前未知的细胞类型，就在色素细胞下方，充满了视蛋白。

施韦克特说，这意味着照射到皮肤的光必须首先穿过充满色素的色素细胞，然后才能到达光敏层。

研究人员估计，猪鱼皮肤中的视蛋白分子对蓝光最敏感。这恰好是鱼色素细胞中色素颗粒吸收最好的光波长。

研究结果表明，鱼的光敏视蛋白的作用有点像内部宝丽来胶片，当色素颗粒聚集或扇形散开时，能够捕捉光线的变化，从而能够过滤掉上面充满色素的细胞。

“这些动物实际上可以从内部拍摄自己皮肤的照片，”约翰森说。“在某种程度上，他们可以告诉动物它的皮肤是什么样子，因为它不能真正弯腰去看。”

“需要澄清的是，我们并不是说猪鱼皮肤的功能就像眼睛一样，”施韦克特补充道。眼睛不仅仅能检测光，还能形成图像。“我们没有任何证据表明他们的皮肤发生了这种情况，”施韦克特说。

相反，它是一种感觉反馈机制，可以让猪鱼在颜色变化时监控自己的皮肤，并对其进行微调以适应它眼睛看到的情况。

“它们似乎正在观察自己颜色的变化，”施韦克特说。

研究人员表示，这项工作很重要，因为它可以为机器人肢体和自动驾驶汽车等设备的新感觉反馈技术铺平道路，这些设备必须在不完全依赖视力或摄像头反馈的情况下微调其性能。

“感官反馈是技术仍在试图弄清楚的技巧之一，”约翰森说。“这项研究很好地剖析了一种新的感觉反馈系统。”

“如果你没有镜子，脖子又不能弯曲，你怎么知道自己穿得合不合适呢?”施韦克特说道。“对我们来说这可能并不重要，”她补充道。但对于那些利用变色能力来躲避捕食者、警告竞争对手或求偶的生物来说，“这可能是生死攸关的事情。”

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