偽裝大師：變色動物

By Roshni Printer

簡介

在動物展示的多種現象中 — 由擬態、冬眠，到生物發光 — 其中一種最吸引的是一些動物在眨眼間改變身體顏色的能力。藉此牠們能避過捕食者的法眼，與同伴溝通，在受威脅時恐嚇對方，以及調節身體溫度。

動物如何改變顏色？

動物變色的過程涉及名為色素細胞的特化細胞。這些帶顏色的細胞位於皮膚內，含有色素或光子結構 [1]。色素吸收可見光中特定波長的光，並反射那些沒有吸收到的波長，結果產生我們所見的顏色。含色素的色素細胞以其顏色命名，包括黑色素細胞（黑色或深棕色）、藍色素細胞、黃色素細胞等等。除了由色素構成的顏色外，還有透過另一種原理構成的結構色（structural colors）。在魚類、兩棲類和爬蟲類找到的晶體細胞含有透明的鳥嘌呤奈米晶體 [2]，它能干涉（interfere）從皮膚表面反射特定頻率的光 [3]。晶體細胞亦能產生顏色隨觀察角度改變的虹彩 [1]。

變色龍

變色龍眾所周知是變色動物的代表。其他動物透過控制色素細胞的聚散變色，而變色龍就有兩層晶體細胞加強對身體顏色的控制 [2]。上層包含排列整齊的鳥嘌呤奈米晶體。七彩變色龍（panther chameleons）可以透過增加細小晶體間的距離控制光的干涉以改變顏色，使皮膚由原本反射藍光變成反射波長較長的紅光。雄性七彩變色龍會在雄性競爭或求偶中被觸發，在黃色素細胞提供背景色下，將身體顏色由整體的綠色變成黃或橙色。

 

下層包含對近紅外線（700–1,400 nm）有高反射性的雜亂鳥嘌呤晶體。它們能把直接和間接來自太陽的「熱輻射」反射至環境，為變色龍提供被動的隔熱功能，使牠們在乾燥和烈日下的生境中體溫亦得以下降。

擬態章魚

變色龍無疑是使科學家多年以來一直著迷的研究對象，但擬態章魚的偽裝技術也不相伯仲，甚至有過之而無不及。在眾多品種的章魚中，Thaumoctopus mimicus的偽裝技術最受人矚目，它能透過複雜的身體動作和瞬息萬變地使皮膚變色來模仿目標 [4]。擬態章魚對其色素細胞和晶體細胞的精密控制使牠能隨意變色 [1]。牠們的色素細胞被輻射肌環繞，肌肉收縮時色素細胞得以展開，增加色素展示的面積，令皮膚顏色變深。與變色龍相似，頭足類也擁有使牠們可以透過光學干涉改變顏色的晶體細胞。通過改變反射素（reflectin）蛋白的排列和分子結構，以及把水排出細胞外，晶體細胞可以被隨意「開關」，因為以上兩個程序皆能改變細胞的光學特性 [1]。透過選擇性啟動不同色素細胞和晶體細胞組合來調配不同顏色，擬態章魚可以準確地模仿四圍環境的樣式，又能變成不同形狀扮演多種海洋生物，例如比目魚、魔鬼簑鮋（獅子魚）和黃唇青斑海蛇 [4]。

 

除了色素細胞外，擬態章魚也會用名為乳突（papillae）的特化皮膚細胞使擬態變得更為逼真 [5]。這些乳突是細小肌肉組織，可以改變章魚皮膚立體質感，為本來已經非常像真的偽裝點龍點晴。

結語

對於變色龍、章魚等動物的變色能力所作的研究展現了生物體內錯綜複雜的運作機制及物種對自然環境的適應性。通過研究這些機制，我們可以了解動物生存和溝通的策略，增進我們相關知識和對生物多樣性的關注。

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參考資料

[1] Figon, F., & Casas, J. (2018, August 24). Morphological and Physiological Colour Changes in the Animal Kingdom. In H. Kehrer-Sawatzki (Ed.), Encyclopedia of Life Sciences. Wiley. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0028065#pane-pcw-references

[2] Teyssier, J., Saenko, S. V., van der Marel, D., & Milinkovitch, M. C. (2015). Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nature Communications, 6, 6368. https://doi.org/10.1038/ncomms7368

[3] Manoharan, V. N. (n.d.). Structural color. Manoharan Lab. https://manoharan.seas.harvard.edu/structural-color

[4] Ureña Gómez-Moreno, J. M. (2019). The ‘Mimic’ or ‘Mimetic’ Octopus? A Cognitive-Semiotic Study of Mimicry and Deception in Thaumoctopus Mimicus. Biosemiotics, 12, 441–467. https://doi.org/10.1007/s12304-019-09362-y

[5] Hanlon, R., Vecchione, M., Allcock, L. (2018). Octopus, Squid, and Cuttlefish: a Visual, Scientific Guide to the Oceans’ Most Advanced Invertebrates. The University of Chicago Press. https://doi.org/10.7208/9780226459738