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[动物] 光子晶体:变色龙“变色”的秘密

  导语:变色龙的皮肤中含有微小的光子晶体,借助这些晶体的帮助,变色龙得以自如改变身体色彩。瑞士日内瓦大学的科学家们在发表于本周二《自然通讯》的研究中发现,豹纹变色龙的皮肤中有两层包含着晶体的细胞。扩张或者收缩细胞可以改变反射光的颜色,进而使豹纹变色龙能够迅速改变颜色。



  豹纹变色龙是世界上最善于变化色彩的蜥蜴,这要归功于其皮肤中微小的光子晶体。图为马达加斯加的一条雄性豹纹变色龙。


  摄影: Michel C. Milinkovitch, www.lanevol.org


  撰文:Nadia Drake


  只有成年雄性豹纹变色龙皮肤中的上层细胞是充分发育的,这层细胞被称为虹细胞,用于求偶时进行色彩斑斓的展示。当变色龙处于放松状态时,其皮肤中的光子晶体会紧密的挨在一起,变色龙就会呈现出蓝色。当这些光子晶体与变色龙皮肤中的黄色素结合时,变色龙就变成绿色。如果扩张细胞,光子晶体之间的距离会变远,变色龙的颜色则随之在黄色到红色之间变换。


  所有变色龙皮肤中的下层细胞都可以反射更多频段的光,特别是近红外光谱的光,这个频段的光肉眼无法看到,与我们感受到的热量的波长相近。


  科学家们推测,这些含有光子晶体的下层细胞可帮助变色龙调节体温,而上层细胞则有助于其伪装,求偶时进行华丽的展示。


  研究发现的重要性


  本研究首次发现变色龙的皮肤中有两层包含光子晶体的细胞,每层细胞都可能有不同的作用。


  这两层细胞发挥着不同的作用,表明在进化过程中变色龙开发出了光子晶体的多重用途:作为有效的隐藏手段和求偶时用于多彩的展示,以及避免强烈的日光暴露,研究作者之一Michel Milinkovitch说道。


  巨大的蓝图


  在自然界中,本质上有两种方法可以使某种物质变得多彩缤纷:使用颜料,或者拥有能够反射光的复杂晶体组织,也就是所谓的光子晶体。蝴蝶翅膀、昆虫、鱼鳞和鸟类羽毛之所以呈现出艳丽色彩,都与光子晶体有关。


  头足类动物是终极的伪装大师,能很好的隐藏于海洋之中,也是光子晶体的功劳。


  颜料会随着时间的推移褪色。但结构性的色彩能够永久保持,除非产生颜色的光子晶体被破坏。


  下一步研究


  Milinkovitch和他的同事们指出,尽管他们证明了变色龙能够调控这些包含光子晶体的细胞,但还不清楚它们究竟是如何做到的。


  在Milinkovitch和同事们寻找变色龙控制光子晶体机制的同时,另一些科学家已经在实验室开展研究了,他们试图仿制出自然的生色纳米颗粒,进而生产出永不褪色的染料和纤维织物。


  (译者:流浪狗)


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