变色龙为什么会变色之谜

2016-01-28 16:10 来源:动物笔记
变色龙具备变换体色的特性,恰恰印证了达尔文物竞天择的自然进化论。一般来说,每一种动物都有自己的猎食策略和防御措施,变色龙是一种昼夜活动的爬行类动物,它们的栖息地主要是树木或是低矮的灌木丛中,有时它们会居住在地面的叶子下,借助杂乱的叶子隐藏自...

近日,《美国国家地理杂志》撰文指出,依据动物专家的最新发现,变色龙变换体色不只是为了伪装,体色变换的另一个重要作用是能够实现变色龙之间的信息传递,便于和同伴沟通,这相当于人类语言一样,进而表达出变色龙的意图。

 

美国纽约国家自然历史博物馆爬虫动物学副馆长克里斯多佛·拉克斯沃斯是目前全球资深变色龙研究专家,他曾发现几个新种类的蜥蜴,还积极呼吁国际组织保护马达加斯加岛变色龙栖息地。通过对变色龙生活习性的深入研究,拉克斯沃斯指出,变色龙变换体色的另一个功能是进行通信传达信息,这一点在以前的研究中是未曾发现的。

 

变色龙

 

拉克斯沃斯发现变色龙之间的信息传递和表达是通过变换体色来完成的,它们经常在捍卫自己领地和拒绝求偶者时,表现出不同的体色。他说,“为了显示自己对领地的统治权,雄性变色龙对向侵犯领地的同类示威,体色也相应地呈现出明亮色。当遇到自己不中意的求偶者时,雌性变色龙会表示拒绝,随之体色会变得暗淡,且显现出闪动的红色斑点。此外,当变色龙意欲挑起争端、发动攻击时,体色会变得很暗。”

 

与其他爬行类动物不同的是,变色龙能够变换体色完全取决于皮肤表层内的色素细胞,在这些色素细胞中充满着不同颜色的色素。

 

纽约康奈尔大学生物系的安德森对变色龙的“变色原理”进行了详细解释:变色龙皮肤有三层色素细胞,最深的一层是由载黑素细胞构成,其中细胞带有的黑色素可与上一层细胞相互交融。中间层是由鸟嘌呤细胞构成,它主要调控暗蓝色素,最外层细胞则主要是黄色素和红色素。安德森说,“基于神经学调控机制,色素细胞在神经的刺激下会使色素在各层之间交融变换,实现变色龙身体颜色的多种变化。”

 

为了探究这种爬行动物的变色原理,研究者们研究了五只成年雄性、四只成年雌性和四只幼年的豹变色龙(Furciferpardalis),这是一类生活在马达加斯加的蜥蜴。科学家们发现这种变色龙具有两层致密的重叠的彩虹色素细胞(iridophorecell)——一种含有色素,能反射光线的色彩斑斓的细胞。

 

研究者说,彩虹色素细胞内含有纳米晶体,它们的尺寸、形状和排列方式各不相同,这就是变色龙能够戏剧性地变色的关键。他们发现变色龙能通过皮肤的放松或紧张来改变上层细胞的排列结构,来导致颜色改变。譬如,一只雄性变色龙悬挂在枝头的时候可能处于松弛状态,而当它看见雄性竞争者时,则处于兴奋状态。

 

“当皮肤处于松弛状态,彩虹色素细胞内的纳米晶体彼此挨得很近——这样,这些细胞就特异性地反射短波长的光,譬如蓝光,”本研究的通讯作者,瑞士日内瓦大学的遗传与进化教授MichelMilinkovitch说。

 

另一方面,当皮肤兴奋,相邻纳米晶体的间距增加,每个含有纳米晶体的彩虹色素细胞会选择性地反射长波长的光,譬如黄色、橙色或红色光——Milinkovitch在写给LiveScience的邮件中这样提到。他还说,然而变色龙并非始终是蓝色的,它们的皮肤还含有黄色色素,而蓝色与黄色混合就成了绿色——一种使它们得以在树木与植被间隐藏的“保护色”。

 

研究者还在研究中提到“红色皮肤色素无法在兴奋期间迅速变色,但其亮度会增加。”

 

此外,他们还发现一层更深和更致密的皮肤细胞能反射大量阳光中的近红外光。但这些细胞似乎不怎么变色,研究者说,这些细胞可能帮助变色龙反射热量,保持凉爽。

 

研究者用了大量方法研究彩虹色素细胞,他们用高分辨率摄像技术拍摄变色龙的变色过程,并设计了多种模型来预测纳米晶体反射光线的方式。

 

Milinkovitch说,“这一结果与我们在真实生活中观察到的现象完全吻合。”

 

Milinkovitch提到,研究者还用了不同浓度的溶液来处理细胞,使得细胞膨胀或收缩。正如他们预期的一样,这些处理改变了纳米晶体的间距,也改变了它们可见的颜色。

 

变色龙

 

变色龙具备变换体色的特性,恰恰印证了达尔文物竞天择的自然进化论。一般来说,每一种动物都有自己的猎食策略和防御措施,变色龙是一种昼夜活动的爬行类动物,它们的栖息地主要是树木或是低矮的灌木丛中,有时它们会居住在地面的叶子下,借助杂乱的叶子隐藏自己。

 

变色龙的变色性使其猎食策略更加出其不意,与其他动物不一样的是,变色龙不喜欢主动出击,它们会改变体色与周围的物质相一致,然后一动不动长达几个小时等待着猎物的到来。同时,变色龙的防御措施也与变换体色密切相关,当入侵者来袭时,它们无法与之对峙,因此,最有效的防御措施就是伪装,快速变换体色与树枝或树叶融为一体时常会化险为夷。

 

目前,在对变色龙的研究中仍存在着一个疑问———为什么变色龙在夜晚会呈现灰白色呢。拉克斯沃斯说,“目前我们也无法找到具体的原因,我们初步推测变色龙呈现灰白色可能是为了接近眼球的颜色。”



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