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”周圍的環境！

用皮膚“看世界”的豬魚

生活在大西洋巖礁區的長棘毛唇隆頭魚，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。它們能夠快速調整皮膚的顏色，使自己融入周圍珊瑚礁的環境之中，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變色！

發現這一現象的是生物學家洛里·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，她發現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！

這一發現讓她非常驚訝，豬魚死后眼睛和大腦的視覺系統都停止運轉了，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的多種動物體內。

生物變色的原理

2023年8月，施韋克特團隊又在《自然·通訊》上發表了一篇論文。

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

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。這些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。白色素細胞也并不是真的存在白色色素，而是通過調節鳥嘌呤晶體的結構反射光線。

而視蛋白SWS1在這個過程中，起到了從皮膚內向外“看”的作用。它通過“看”到的細微差別，對色素細胞進行微調。

在豬魚的皮膚中，視蛋白SWS1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。通過接收不同顏色光線，SWS1可以微調色素細胞，讓皮膚呈現更接近周圍環境的顏色。

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，人們在不久的將來可能有望讓包括自動駕駛汽車在內的人工智能更簡單、快速地“看見”世界。

（大浪淘沙摘自2023年8月23日《科技日報》）