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【科學講堂】海底百變高手 烏賊助研神經

2018-11-07
■烏賊是海洋中的偽裝高手。 網上圖片■烏賊是海洋中的偽裝高手。 網上圖片

在上世紀,我們的科技水平突飛猛進,不過,就算到了21世紀,我們對自己大腦的理解還是出奇地少。對神經科學家來說,大腦研究面對的一大難題,就在於我們並不能輕易準確地觀測及記錄大腦的活動。不過,科學家就在海洋中找到一種能幫助我們理解神經與行動關聯的動物:烏賊。烏賊是海洋中的偽裝高手,能夠根據牠們感受到的周遭環境而改變自己的外貌,從而瞞過獵食者及獵食的對象。從這個角度來看,烏賊就是一種經常將心中所想寫在「臉」上的動物,因此對於神經研究而言,是一個不錯的對象。

色盲但全身感應光線

嚴格來說,烏賊並不是在「模仿」環境,因為我們相信,烏賊一類軟體動物其實是色盲的;更何況早在1930年,我們已發現,眼睛被移除的烏賊還可以繼續因應環境而改變自身的顏色。在2010年,有研究在烏賊的皮膚發現能夠感光的視蛋白,因此烏賊可能是利用全身去感應背景的光線,然後再改變皮膚的顏色;只要烏賊皮膚顏色的精細度超過獵食者眼睛所能處理的程度,獵食者可能就無法察覺烏賊的存在,被牠們蒙混過關了。

烏賊的皮膚上有不少偽裝法寶,其中一種就是色素細胞(chromatophore)。當控制這些色素細胞的肌肉放鬆,細胞中的色素就不會在烏賊皮膚上顯示出來;反之,當這些肌肉收縮,色素就會在皮膚上被「拉開」,令那部分的皮膚變成另一種顏色。

要觀察這些色素細胞的活動絕不容易,因為烏賊移動迅速,而且身體柔軟,經常改變身體的形狀。不過,科學家們發現,每一顆色素細胞跟它鄰近色素細胞的排列是固定的,因此已可以利用電腦去同一時間「追蹤」數以萬計的色素細胞。

科學家們發現,色素細胞的顏色跟它的「年齡」有關:剛生成的色素細胞呈黃色,再隨荇伅’蚨C慢變成紅色、棕色,然後最終成為黑色。這些色素細胞變黑的速度,跟新色素細胞生成的頻率更維持茪@個微妙的平衡,以確保烏賊黑色的細胞跟有顏色細胞之間的比例不變。

乳突組織改皮膚質地

色素細胞並不是烏賊偽裝唯一的法寶:烏賊皮膚上還有許多乳突組織(papillae)。這些乳突組織的形狀有些類似我們舌頭上的味蕾,不過烏賊能夠自由改變牠們的形狀,從而更改皮膚的質地,令牠們能夠更完美地融入周圍的環境中。

小結

大自然中令我們歎為觀止的例子不勝枚舉,烏賊自然也是其中之一。烏賊的皮膚不僅能夠在不同部位顯現不同的顏色,更能夠互相協調,製造出各種圖案。希望在未來的日子裡,烏賊能讓我們更加理解神經與身體之間的微妙關係。■張文彥 香港大學理學院講師

短暫任職見習土木工程師後,決定追隨對科學的興趣,在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位,修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師,教授基礎科學及通識課程,不時參與科學普及與知識交流活動。

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