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章魚的隱形斗蓬

2013台灣仿生學國際研討會-向大自然學習,11月12、13日在台大舉行。開場的Keynote speech,就邀請到美國海洋生物實驗室的資深研究員羅傑‧安隆博士(Dr. Roger T. Hanlon),講章魚是如何在不同背景中迅速變色,偽裝躲過天敵。

演講一開始以一段影片開場,一開始可能覺得無聊,但請耐心看完。

章魚很厲害吧!你根本看不出來,更強的是,可以在短短幾秒內,就改變顏色,真的是偽裝高手。你有沒有想過要怎樣偽裝呢?若要像哈利波特的隱形斗蓬完全顯示背後的背景,難不成皮膚要長得跟電腦的螢幕顯示器一樣,有很多精確的像素?

偽裝三型

Current Biology Vol 17 No11 R402, fig. 1

安隆博士的研究團隊歸納出,其實不用那麼麻煩,章魚和烏賊用三種基本套色,分別稱作均勻型(uniformed)、雜色型(mottled)還有塊裂型(disruptive),如上圖所示,除了自然背景外,也額外製作人工的黑白高對比。畢竟目的不是跟背景完全一樣,而是巧妙地混到別人看不出來就行了。偷偷講一個章魚和烏賊的小秘密,就是他們其實是色盲,科學家如果把格子換成明度一樣的黃藍格子,他們會以為是一片一樣的,很自在地穿單色套裝。

再來就很迅速地講一下,章魚究竟是怎麼變色的呢?根據安隆博士的研究,章魚的皮膚裡有分三層,第一層是色素層(chromatophores),第二層是虹彩層(iridophores),第三層是白色層(leucophores)。

烏賊皮膚色彩三層

烏賊皮膚色彩三層

最上面的色素層,有很多小囊,每一個色素囊,周圍都有一圈肌肉,只要肌肉一起用力收縮,小點點就被拉成很大片的色塊。中間的虹彩層則是由細胞水平排列成很多薄層,在神經訊號刺激下,透過調整角度和厚度,反射、偏振出很像亮片的光澤。最底下的白色層最簡單,就是細胞裡有超白的反光蛋白(reflectin),可以幾乎反射所有可見光,雖然科學家很希望弄清楚怎麼可以這麼白。

expanded pigment看一下上圖那隻大烏賊的表皮顏色,怕你沒看清楚,所以我們越靠越近來看看。現在知道烏賊身上有很多色素點點了。

B跟C是在顯微鏡下的第一層色素囊,從B到C被拉大,旁邊半透明細細的都是控制的肌肉。(比例尺=750㎛)所以原本直徑不到1mm的色素囊就被拉成十倍大了。安隆博士怕你還是看不清楚,所以畫成了D和E的示意圖。

最後還是來實際看影片比較過癮。可以看到色素囊被拉大又瞬間彈回去,還有下面閃亮亮的虹彩層出現。

 

更多照片和影片參考安隆博士的網站
安隆博士在TEDx的演講

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