文章轉載自：水生動物健康評估，作者：
翁婷婷
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魷魚，也稱槍烏賊，是軟體動物門頭足綱鞘亞綱十腕總目管魷目開眼亞目的動物。體圓錐形，體色蒼白，有淡褐色斑，頭大，前方生有觸足10條，尾端的肉鰭呈三角形，常成群遊弋於深約20米的海洋中.
圖
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魷魚
魷魚作為一種色盲生物卻能根據周圍的環境隨意變色，依靠的是它的面板和周圍的環境。
魷魚表面分佈著一種細胞，名為色素細胞（chromatophores）。每個色素細胞包含四種天然色素中的一種：黃色素、紅色素、棕色素或黑色素。
只有在色素細胞收縮的情況下，才能看到這些色素。魷魚可以透過一次只收縮一種色素細胞來變換自身的顏色。利用變色偽裝成掠食者的宿敵或變成環境相似的顏色以躲避掠食者。還可以透過呈現出與清水、沙質海底或黑色巖縫一樣的顏色來捕捉獵物。這種行為稱為
動態變色或擬態隱形
。
自從
20
世紀
60
年代開始研究頭足類動物色素細胞以來，一些研究小組已經發現攜帶色素的色素細胞直接響應於運動神經元的活動而膨脹和收縮，運動神經元從大腦突出並與徑向排列的肌肉組形成興奮性穀氨酸能突觸連線。色素細胞與其他專門的細胞和真皮肌肉系統協同工作，當其周圍的肌纖維收縮或舒張，使得色素細胞脹大或縮小素色囊也被拉伸，色素顏色面積變大，產生豐富的協調紋理，在整體看上去，軟體動物的身體就變色，發生動態模式和行為。
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2
頭足類色素細胞結構
北京大學生命科學學院謝燦課題組發現魷魚體色的變化與反射素基因
reflectin
及其蛋白的組裝特徵有關。
reflectin
基因是一種和頭足類動物共生的細菌轉座子基因片段，透過
reflectin
蛋白質的電鏡結構，發現該蛋白在一些化學分子和神經遞質的刺激下能快速組裝成各種各樣的片層結構，成為像是銀白色反光板，反射率極高；同時，又像單反相機鏡頭上的鍍膜，光線在不同片層間反射、折射，然後發生干涉，從而增加了透光率，同時又能產生虹彩。這種結構被稱為布拉格反射器或布拉格反射鏡。魷魚正是掌握了這種變化的規律，具有變色能力的原因。
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3
反射素起源於共生菌
-
費氏桿菌的轉座子
但有些魷魚不僅能變色，還能調節其亮度，這一下現象引起了莫爾斯（
Morse
）的注意。莫爾斯研究發現了乳白的近岸烏賊（
Doryteuthis opalescens
）面板中的虹膜細胞（反射光的細胞）可以吸收幾乎每種顏色的彩虹的結構和機制。它在細胞膜上，摺疊成稱為薄片的奈米級手風琴狀結構，形成微小的亞波長寬的外部凹槽。那些微小的凹槽結構就像我們在光碟的雕刻面上看到的那樣。反射的顏色取決於凹槽的寬度，該寬度對應於某些光波長（顏色）。在魷魚的虹膜細胞中，這些片狀細胞具有一個額外的特徵，即能夠透過由反射蛋白在片狀細胞內濃縮或擴散而產生的微調
“
滲透運動
”
的作用來變形，加寬和變窄這些凹槽從而
改變顏色和亮度
。
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4
活魷魚的色素體產生的彩虹色
這一神奇的變色機理被發現後現多被採用於開發具有仿生驅動功能或變色功能的智慧呢個高分子材料，例如中國科學院寧波材料技術與工程研究所陳濤研究員和張佳瑋研究員所在的智慧高分子材料團隊，基於在智慧驅動和智慧變色方面長期的研究基礎，開發了一種具有
3D
複雜驅動
-
智慧變色雙功能協同的新型智慧仿生高分子水凝膠材料，
可以建立新的智慧材料和系統，整合更智慧的功能。
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5
加勒比礁魷魚
圖6 大芬礁魷魚
參考文獻
［1］Guan Z， Cai T， Liu Z， et al。 Origin of the reflectin gene and hierarchical assembly of its protein［J］。 Current Biology， 2017， 27（18）： 2833-2842。
［2］Williams T L， Senft S L， Yeo J， et al。 Dynamic pigmentary and structural coloration within cephalopod chromatophore organs［J］。 Nature communications， 2019， 10（1）： 1-15。
［3］Ma C， Lu W， Yang X， et al。 Bioinspired anisotropic hydrogel actuators with on–off switchable and color‐tunable fluorescence behaviors［J］。 Advanced Functional Materials， 2018， 28（7）： 1704568。
△內容來源：水生動物健康評估，作者：
翁婷婷
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