幾年前，生物學家洛里-施韋克特（Lori Schweikert）在佛羅里達群島釣魚時，遇到了一種不尋常的快速變化行為。她捕獲了一種被稱為”豬魚”的尖吻礁魚，並把它放在船的甲板上。然而，當她後來打算把它轉移到冷藏箱裡時，卻發現了一個奇特的現象：它的皮膚呈現出與船甲板相同的顏色和花紋。現在，研究人員認為他們知道原因所在了。

研究人員發現，豬魚的皮膚中含有一種獨特的光敏蛋白，使它們能夠改變顏色。這項研究表明，這些魚可以監測自己皮膚顏色的變化，從而更有效地適應環境。

豬魚是大西洋西部從北卡羅來納州到巴西的一種常見魚類，以其會變色的皮膚而聞名。這種魚可以在幾毫秒內從白色變為斑駁色，再變為紅褐色，從而與珊瑚、沙子或岩石融為一體。儘管如此，Schweikert 還是感到很驚訝，因為這條豬魚即使已經不在人世，它的偽裝仍然在繼續。這引起了她的好奇： 豬魚是否可以不依靠眼睛和大腦，僅靠皮膚來探測光線？在隨後的幾年裡，施韋克特開始作為博士後研究員在杜克大學和佛羅里達國際大學研究”皮膚視覺”的生理學。2018 年，施韋克特和杜克大學生物學家索克-約翰森（Sönke Johnsen）發表的一項研究表明，豬魚攜帶一種名為”opsin”的光敏蛋白基因，這種基因在豬魚的皮膚中被激活，而且這種基因與豬魚眼睛中的opsin基因不同。一種名為豬魚的尖吻礁魚可以根據周圍環境的不同，從白色變為斑點棕色，再變為紅色。圖片來源：Dean Kimberly 和Lori Schweikert 提供從章魚到壁虎等其他會變色的動物也被發現在皮膚中製造光感蛋白。但它們究竟是如何利用這些蛋白來幫助變色的，目前還不清楚。一種假設是，感光皮膚有助於動物了解周圍環境。但新的發現提出了另一種可能性–“它們可能用它來觀察自己，”Schweikert說。在最近發表在《自然-通訊》（Nature Communications）雜誌上的一項研究中，Schweikert、Johnsen及其同事聯手仔細觀察了豬魚的皮膚。研究人員從豬魚身體的不同部位取下幾塊皮膚，在顯微鏡下對它們進行了拍照。近距離觀察，豬魚的皮膚就像一幅點彩畫。每一個色點都是一個專門的細胞，叫做色素細胞，內含紅色、黃色或黑色的色素顆粒。正是這些色素顆粒的移動改變了皮膚的顏色。當色素顆粒遍布整個細胞時，顏色就會變深。當色素顆粒聚集成一個難以察覺的小點時，細胞就會變得更加透明。接下來，研究人員使用了一種叫做免疫標記的技術來定位皮膚中的蛋白。他們發現，在豬魚體內，變色嗜鉻細胞中並不產生視蛋白。相反，這些蛋白存在於它們正下方的其他細胞中。用透射電子顯微鏡拍攝的圖像顯示，在色素細胞的正下方有一種以前未知的細胞類型，其中充滿了視蛋白。這意味著，照射到皮膚上的光線在到達感光層之前，必須先通過充滿色素的嗜鉻粒。通過顯微鏡觀察，娃娃魚的皮膚就像一幅點彩畫。每個色點都是一個含有色素顆粒的特化細胞，這些色素顆粒可以是紅色、黃色或黑色。色素顆粒可以分散開來，也可以緊密地聚集在細胞內，使顏色看起來更深或更透明。資料來源：北卡羅來納大學威爾明頓分校Lori Schweikert研究人員估計，豬魚皮膚中的視蛋白分子對藍光最為敏感。這恰好是魚類色素顆粒吸收最好的光波長。研究結果表明，魚類對光敏感的蛋白有點像體內的寶麗來膠卷，能夠捕捉到光線的變化，這些光線能夠隨著色素顆粒的聚攏或散開而透過上面充滿色素的細胞。”動物可以從內部給自己的皮膚拍照，”Johnsen說。”在某種程度上，它們可以告訴動物自己的皮膚是什麼樣的，因為動物無法真正彎腰去看。”Schweikert補充說：”需要明確的是，我們並不是說豬魚的皮膚具有眼睛的功能。眼睛不僅僅能探測光線，還能形成圖像。我們沒有任何證據表明這就是它們皮膚中發生的事情。”相反，這是一種感官反饋機制，能讓豬魚在皮膚變色時監測自己的皮膚，並對其進行微調，以適應眼睛看到的東西。”它們似乎在觀察自己的顏色變化，”Schweikert 說。研究人員說，這項工作非常重要，因為它可以為機器人肢體和自動駕駛汽車等設備的新感覺反饋技術鋪平道路，這些設備必須在不完全依賴視力或攝像頭信號的情況下對其性能進行微調。感覺反饋是技術仍在努力探索的技巧之一。這項研究很好地剖析了一種新的感官反饋系統”。”如果你沒有鏡子，也不能彎曲脖子，你怎麼知道自己穿得是否合適呢？”Schweikert補充說：”對我們來說，這可能無關緊要。但對於利用變色能力躲避捕食者、警告對手或求偶的生物來說，這可能關係到生死”。”