今天小編分享的科學經驗：人類用眼睛看世界，而魚卻可以用皮膚“看世界”？，歡迎閱讀。
說起看東西，我們的第一反應就是用眼睛看。
但最近，科學家發現有一種魚，不僅能夠用眼睛看東西，而且還能用皮膚 " 觀察 " 周圍的環境，甚至在死後，皮膚裡的感受器還在發揮作用。
用皮膚 " 看世界 " 的豬魚
這種魚叫做長棘毛唇隆頭魚（Lachnolaimus maximus）。
它長着一個有些像豬鼻子的長鼻子，用這個鼻子來搜尋藏在沙子中的甲殼動物，這個搜尋動作也特别像豬用鼻子拱來拱去，所以它們又被稱作豬魚（Hogfish）。
豬魚。圖片來源：wikipedia.com
豬魚最特别的地方還不是它的鼻子，而是它們的變色能力。
豬魚能夠快速調整皮膚的顏色，使自己融入周圍珊瑚礁的環境之中，或者變成鮮豔的顏色以趕走競争者，或吸引異性。
人們熟悉的變色龍往往需要幾分鍾才能完成變色，而豬魚變色的速度很快，甚至能在不到一秒鍾的時間裡改變皮膚的顏色，跟章魚、烏賊之類的動物有得一拼。
能瞬間變色的章魚。圖片來源：wikipedia.com
更有意思的是，這些魚甚至在死後依然能變色。
發現這一現象的是生物學家洛裡 · 施韋克特。幾年前，她在釣魚時釣起了一條豬魚，豬魚離開水之後很快就死掉了，施韋克特把死去的豬魚扔在了甲板上，過了一會等她打算把豬魚放進冰箱時，她發現豬魚的皮膚竟然變成了跟甲板一樣的顏色。
這一發現讓她非常驚訝。之前科學家們認為，豬魚是通過眼睛觀察周圍的環境，然後再通過大腦向皮膚發出指令來改變顏色的。但豬魚死後，眼睛和大腦的視覺系統都停止運轉了，它們怎麼還能變色？難道豬魚變色可以不依賴于大腦和眼睛？
施韋克特正在捕撈長棘毛唇隆頭。圖片來源：《自然 · 通訊》
雖然人們已經知道，像章魚、烏賊這樣的軟體動物，确實能夠通過皮膚上的光感受器來探測周圍的環境。但人們還沒有在魚類身上看到這一點。于是，施韋克特和同事開始了對豬魚變色相關的研究。
在 2018 年，施韋克特和同事就發表了一篇文章，科學家們指出在豬魚的皮膚裡存在一種能夠感光的蛋白——視蛋白 SWS1。這種視蛋白在多種動物的視錐細胞中都存在（包括人類）。
在 5 年後，也就是 2023 年 8 月，施韋克特和同事們又在《自然 · 通訊》上發表了一篇論文，解釋了豬魚皮膚中的感光蛋白是如何幫助它們調整皮膚顏色的。
為了了解這一點，我們要先從豬魚的變色原理說起。
生物變色的原理
豬魚變色的原理和變色龍、章魚、烏賊的變色原理很相似，是通過調節體内的色素細胞來實現的。
變色龍。圖片來源：wikipedia.com
在最新的研究中，施韋克特和同事們在豬魚的皮膚裡檢測到了紅、黃、黑色素細胞，通過調節這些色素細胞的相對大小，就可以讓皮膚呈現出不同類型的顏色，類似于我們用顏料調色一樣。
另外，施韋克特和同事們還從光學顯微鏡下看到了彩虹色素細胞和白色素細胞。這兩種色素細胞和紅、黃、黑色的色素細胞不太一樣。
彩虹色素細胞并不是真的存在許多種顏色，而是通過調節鳥嘌呤晶體的結構，讓皮膚呈現絢麗的顏色。
同樣的，白色素細胞也并不是真的存在白色色素，也是通過調節鳥嘌呤晶體的結構反射光線。
這些分布在皮膚中的色素細胞，是包括豬魚在内的生物變色的基礎。
豬魚皮膚以及皮膚中的色素細胞。圖片來源：參考文獻 [ 2 ]
而視蛋白 SWS1 在這個過程中，起到了從皮膚内向外 " 看 " 的作用。它通過 " 看 " 到的細微差别，對色素細胞進行微調。
在豬魚的皮膚中，SWS1 視蛋白存在于色素細胞下方，因此，不同色素細胞的大小，會影響抵達視蛋白的光線。
通過接收到的光線差異，SWS1 就可以微調色素細胞，讓皮膚呈現更接近周圍環境的顏色。
結語
之前人們已經知道動物皮膚中蘊含的視蛋白，但卻一直沒有研究這些視蛋白是如何幫助動物實現變色功能的。
事實上，生物皮膚中視蛋白 " 看東西 " 的機制和 " 眼睛 - 大腦 " 這套視覺機制并不相同，它能更簡單快速地判斷皮膚和環境顏色的差異。
通過對生物變色原理的了解，人們在不久的将來可能有望制造出基于這種原理的視覺傳感器，讓包括自動駕駛汽車在内的人工智能更簡單、快速地 " 看見 " 世界。
參考文獻
[ 1 ] Schweikert, L.E., Fitak, R.R. & Johnsen, S. De novo transcriptomics reveal distinct phototransduction signaling components in the retina and skin of a color-changing vertebrate, the hogfish ( Lachnolaimus maximus ) . J Comp Physiol A 204, 475 – 485 ( 2018 ) .
[ 2 ] Schweikert, L.E., Bagge, L.E., Naughton, L.F. et al. Dynamic light filtering over dermal opsin as a sensory feedback system in fish color change. Nat Commun 14, 4642 ( 2023 ) .
策劃制作
作者丨田達玮 科普作者
監制丨中國科普博覽
責編丨金禹奮（實習生）
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