章魚如何改變顏色？

章魚可能是大自然的終極怪異：它們的身體可以通過微小的裂縫擠壓。八隻可以再生的吸盤手臂；三顆泵送藍血的心（豐富銅）通過他們的靜脈；與其他無脊椎動物相比，巨大的甜甜圈形大腦為它們提供了卓越的智能。但是，章魚最令人敬畏的特徵可以說是他們快速改變色彩並融入周圍環境的能力，並隨意偽裝自己。

偽裝是幾乎所有人共享的一項重要技能頭足類- 一群還包括魷魚和墨魚的海洋無脊椎動物 - 但章魚將其帶到了另一個層次。這些動物的分辨率模式最高，並且在整個動物界中顯示出一些最快的顏色過渡。 （章魚順序大約有300種章魚。在本文中，“章魚”一詞用於描述整個組中的一般趨勢，但並非每個物種都能改變顏色，並且它們使用的偽裝機制可能會有所不同。）

自科學本身開始以來，章魚對偽裝的掌握使研究人員神秘。大約2400年前，古希臘哲學家亞里士多德（Aristotle）經常被認為是現代科學的創始元勳之一，他逐漸宣布對章魚偽裝的詳細觀察，這是第一個知道這樣做的人，這是馬薩諸塞州北部大學北歐大學的生物化學家萊拉·德拉維（Leila Deravi），研究了章魚camouflage Science，neld camouflage Science。她說，儘管已經研究並觀察到了幾個世紀的章魚偽裝，但直到最近才做出很多發展。

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原因如下：頭足類動物的顏色改變是一個複雜的過程，涉及許多不同的顯微鏡成分。 Deravi說，這使得完全回答其工作原理“幾乎不可能”。但是，在過去的幾十年中，最先進的技術使研究人員能夠“嘲笑”頭足類偽裝的各個組成部分，現在開始了解它們的工作原理。

是什麼使章魚變色？

章魚可以轉移色調，因為它們具有色譜 - 微小的，變色的器官在章魚的皮膚中散佈著。

Deravi說，每種色譜的核心是小囊，裡面充滿了一種稱為xanthommatin的色素的納米顆粒。她補充說，色素囊被彈性基質包圍，後者又與尖銳的恆星形狀圍繞囊的肌肉細胞連接。當這些肌肉細胞收縮時，色素囊伸展，這使得更多的光進入細胞並反射黃褐素顆粒。由於xanthommatin吸收可見光的某些波長或顏色，因此與首先進入細胞的光相比，它從色譜中反射出來的光是一種不同的顏色。

章魚的皮膚中有三層色譜，每一層都有xanthommatin顆粒，反射不同的顏色。 Deravi說，頂層產生黃色，中層反射為紅色，底層產生棕色。章魚可以通過改變每一層的色譜圖的形狀來結合這些顏色，這使頭足類能夠創建各種色調。

每個色譜物，根據物種的大小，可以有數万甚至數百萬的染色體，由章魚大腦的直接神經信號控制，這會導致SAC周圍的肌肉收縮或放鬆，從而改變其形狀。 Deravi說：“這就像您將如何彎曲二頭肌，大腦信號彎曲並彎曲一樣。” “借助染色體，[章魚]的大腦正在發出信號，以拉動這些肌肉以打開這些囊，然後改變皮膚的顏色。

下面的Instagram帖子顯示，柏樹山（Cypress Hill）的歌曲“瘋狂的大腦中的瘋狂”（Hanean in the Brain In the Brain in the Main in the Main in the Main in the Ship the of Cypress Hill）的節奏顯示魷魚色譜。在這種情況下，音樂肌肉誤解了音樂的振動為神經信號。

染色體並不是改變顏色派對的唯一結構。在某些章魚物種的皮膚中，另外稱為虹膜載體和白細胞的器官可以幫助增強或改變其產生的顏色。

虹膜載體比色譜略大，並有助於創造章魚的更發光和金屬色。根據《雜誌》上發表的一項2018年的研究IOP科學。 Deravi說，白細胞的大小與染色體相似，但具有專門的白色顏料，而不是Xanthommatin，散射或折射光，並有助於控制顏色的對比度和亮度。就像染色體一樣，虹膜團和並素團都會通過大腦的神經信號擴展和收縮。

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章魚還具有皮膚中的機械，可以幫助他們改變質地，這為偽裝增加了另一層。他們的凹凸很小，稱為乳頭狀，可以放鬆，使皮膚像海藻一樣光滑或收縮，使皮膚像岩石一樣塊狀和粗糙。 Deravi說，乳頭也受到大腦的神經信號的控制，但是這種改變紋理的過程的理解甚至不如改變色彩。

是什麼使章魚擅長改變顏色？

許多動物依靠偽裝，但是章魚屬於自己的聯盟​​，這主要是因為它們可以在巨大不同的顏色之間過渡的速度和準確性。德拉維說：“這只是一秒鐘。” “我認為最快的[過渡]不到100毫秒（0.1秒），比眼睛的眨眼快。”

相比之下，可以花幾秒鐘的時間到超過一分鐘完全改變顏色。

Deravi說，章魚可以使顏色如此快速變化，因為“它們的大腦與皮膚表面深深相互關聯。” “他們具有這些非常快速的信號機制，能夠說'在這裡打開'和'在那里關閉''。”

大腦和皮膚之間這種相互聯繫的主要原因是，與大多數動物大腦不同，章魚大腦不局限於單個區域（即頭部）。 Deravi說，除了它們的甜甜圈形大腦外，章魚還具有“腦袋”或淋巴結，整個身體及其整個手臂。研究人員認為，這使單個章魚的武器能夠擁有自己的想法，這可以在變色中發揮作用。她補充說：“但是，試圖理解這項工作方式是整個研究領域。”

Deravi說，章魚的色譜也比每平方英寸的魷魚和墨魚具有更多的色譜。

但是，在頭足類動物偽裝周圍仍然存在一個主要的未解決的謎團：他們如何擅長將膚色與周圍環境相匹配。儘管它們能夠創建各種不同的顏色，但大多數章魚和其他頭足動物實際上是色盲的：章魚眼睛只有一種感光器，但細胞將光轉換為神經信號，這意味著它們只能檢測到光強度的差異，根據該期刊在2020年發表的論文，生理學領域。 （（人眼具有四種類型的光感受器。 ）

一種潛在的解釋是，章魚眼睛能夠看到沒有感光體的顏色。 2016年發表在《期刊》上的研究生物物理學和計算生物學假設我們不熟悉的章魚眼中還有其他受體類型，可以使頭足類動物以與人類和其他動物不同的方式看到顏色。

還有一些理論，即皮膚中的光受體可以幫助章魚與周圍的顏色相匹配。先前的研究表明，章魚可以對光強度的變化反應當章魚看不見時。但是，尚無證據表明這可以幫助他們看到顏色。

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Deravi說，更多地了解章魚如何改變顏色極具挑戰性，因為由於研究人員的智慧，不允許研究人員在生存時進行試驗。 （章魚被認為是聰明的，因為他們可以解決複雜的問題，使用工具和感到痛苦。 ）在英國，有人提出章魚和魷魚應該是列為眾生。

為什麼章魚需要偽裝？

儘管章魚偽裝的力學仍在發現，但科學家對這些很棒的動物為何改變顏色有更好的了解。

“章魚沒有外部保護，”加拿大萊斯布里奇大學的心理學家珍妮弗·馬瑟（Jennifer Mather）專門從事頭足動物行為，他告訴《現場科學》。在捕食者中，章魚是“未保護的包裹蛋白質，“這意味著“基本上，海洋中的每個人都要拿到它們，”她說。

馬瑟說：“從進化上講，章魚別無選擇。” “沒有物理保護，它就必鬚髮展出不被看到的方式。”

一些章魚開發了其他隱藏方式。例如，難以捉摸玻璃章魚失去了所有色譜，幾乎變得完全透明。但是，對於依靠變色的物種而言，適應色調是從出生的那一刻起就可以使用的（正如您在弗吉尼亞水族館和海洋科學中心的孵化章魚的下面的視頻剪輯中看到的那樣）。

偽裝也有其他用途，例如狩獵。馬瑟說：“我們傾向於將其視為一種防禦能力，我認為這在防守方面更為重要。” “但這並不意味著偷偷摸摸的事情沒有用。”

Mather說，章魚還沒有被獵物所忽視，還可以使用令人震驚的展示，在那裡它們打破偽裝並用急劇，快速的射擊顏色過渡擊中獵物，然後迅速捕獲它們。

魷魚和墨西哥魚使用皮膚上的顏色顯示器在個人之間進行交流。馬瑟說，一些章魚也可以做到這一點 - 它們可以產生純色帶，以吸引伴侶或在繁殖過程中警告競爭對手 - 但這比其他頭足類動物的通信顯示更為基礎。但是，章魚傾向於是非常反社會的動物，並且很少與其他章魚相互作用，因此它們不需要交流。

也就是說，章魚有時會使用其顏色與其他動物進行交流。例如，根據《雜誌》上發表在2019年的一項研究，藍圈章魚（四種微小但極有毒的章魚）產生明亮的發光環，以警告動物遠離它們以避免被毒死。軟體動物研究。

2019年，科學家捕獲了一個名為海蒂的章魚的錄像帶改變睡眠的顏色，這引發了人們的猜測，即章魚夢想時也可能會改變顏色。研究人員已經確定了人類的睡眠週期在章魚中，但並非所有研究人員都堅信顏色變化肯定可以標記為夢。馬瑟說：“試圖弄清楚人們如何做夢，這已經足夠糟糕了。” “絕對不可能弄清章魚的夢想。”

儘管偽裝是大多數章魚的天生能力，但研究人員懷疑這在整個生命週期中會變得更好，這通常約為一到兩年。馬瑟說：“我認為隨著年齡的增長，他們會變得更好。” “他們年輕的時候就很好，但是我認為當他們長大時，他們會變得更好。”她補充說，隨著時間的流逝，他們還學會了將顏色改變與其他行為相結合，例如隱藏在縫隙或身體形狀變化的情況下。

最初發表在現場科學上。