變色龍如何變色？你知道的答案過時了

幾年前，我在給一隻人工飼養的高冠變色龍（盔甲避役，Chamaeleo calyptratu）拍照時，它竟然順著我的胳膊爬上了我的頭頂，然後從布滿斑點的警戒色，變綠了……

一隻平靜的，綠油油的高冠變色龍。圖片：wiki commons/Embreus

舉出這個略顯尷尬的例子，目的在於告訴大家，變色龍變色並不完全是為了適應外界環境的需要。變色龍改變體色最重要的原因是作為信息交流的工具，就像一種無聲的語言，默默地訴說喜怒哀樂。以高冠變色龍為例，它們在平靜時體色展現為綠色，在精神緊張時身體上會出現密密麻麻的深色斑點，在熟睡時轉為淡雅的黃綠色，雌性在發情期體側會出現亮黃色或黃褐色的斑塊，而已懷孕的雌變色龍底色通常會變為黑灰色，上面點綴著墨綠和亮黃色的斑紋。

懷孕的雌性高冠變色龍。她身上的斑紋是在告訴那些單身漢們：本姑娘已經名花有主了。圖片：wiki commons/Olbertz

而色彩變化最為豐富的七彩變色龍（豹紋叉角避役，Furcifer pardalis）體色甚至還會受地理因素影響。不同的體色就像不同的身份標識，對應著不同的產地。從不同產地採集到的不同個體，看上去完全不像是相同的種類，雖然事實上它們連亞種都算不上，因為有些類群都不具備地理隔離。更有意思的是，這些變色龍會識別出相鄰產地的異色同類，並且有意識地避免與它們「雜交」。

七彩變色龍的變色能力比起高冠變色龍又是更勝一籌。圖片：Tortuga Reptiles

當然，變色龍變色也會受到外界環境，溫度，身體狀況等諸多條件影響，但這些只能算是次要因素了。

好了，說了這麼多，問題來了。變色龍是如何實現快速改變體色的呢？

通常的觀點認為，變色龍皮下有垂直排列的數層色素細胞，每層控制著特定的顏色，通過色素細胞的舒張和收縮調和成不同的顏色，和電視機的彩色顯像管原理類似。

但是這樣的觀點可能有些過時了。上個月，瑞士日內瓦大學（University of Geneva，UNIGE）的學者在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌上提出了他們的觀點：之所以能夠迅速的改變體色，原因在於變色龍真皮細胞的表面有一層虹細胞（iridophores），通過改變這一細胞層內部的鳥嘌呤納米晶體的排列結構，變色龍就可以實現顏色的變化。

很多種類的變色龍都具有絢爛的體色，從赤橙黃到青藍紫，彷彿大自然中所有的色彩都能在它們身上找到——是因為變色龍體內有多種色素細胞嗎？實際上並不是這樣。

各種生物所表現出的顏色可分為兩大類：化學色和結構色。化學色是由生物體內的各種色素引起，諸如黑色素，血紅素，葉綠素，胡蘿蔔素等等，它是生物體內實實在在的顏色。結構色又稱物理色，它們由特定波長的光線與某些納米級的結構發生散射、干涉或衍射等作用產生。光碟和某些鳥類羽毛產生的虹彩就是典型的結構色。

變色龍和其他蜥蜴也不例外，它們虹細胞中的納米晶體正是這樣一種可以產生結構色的納米級結構。當變色龍處於平靜的狀態下時，這些晶體排列緊密，此時光通過時只反射出藍色，藍色的結構色與化學色的黃色素相結合，體色呈現為綠色。而當變色龍緊張時，它們會主動控制晶體的疏密程度，使其排列更加鬆散，這樣的結構會反射波長更長的色光，例如紅光、黃光等，於是展現出更鮮艷的結構色。而這一系列變化，在眨眼之間即可完成。

七彩變色龍的變色原理。圖片：參考文獻1

此外研究人員還發現，在外層的S-虹細胞之下，還有一層D-虹細胞分化出了不同的形態和功能，它們的外形相對較大，並不參與顏色變化。雖然不參與變色，但是它們可能參與到了更重要的生理過程中，因為它們可以控制紅外光的反射量。就像改變顏色一樣，變色龍可以通過調整這層細胞，瞬間改變自己對熱量的吸收能力，作為一種被動體溫調節機制，這對變色龍這樣的變溫動物有著極大的積極作用。目前只在變色龍科（避役科Chamaeleonidae）中的部分種類發現了這樣一種高度特化的虹細胞，不過也許在不久的將來，人們會受此啟發，製造出新型的仿生隔熱/吸熱材料。（編輯：老貓）

參考文獻

Teyssier J et al (2015) Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nature Communications 6:a6368. doi:10.1038/ncomms7368