洛里安·施韦克特在佛罗里达群岛钓鱼时，钓到了一条猪鱼——一种美味的隆头鱼，以其能够改变颜色以匹配珊瑚礁环境而闻名。施韦克特将这条鱼扔到船甲板上，然后回去抛线。当她稍后去取猪鱼时，她惊讶地发现它已经改变了颜色，完美地匹配了白色甲板——甚至还有模仿纹理地板的小黑圈。
施韦克特是北卡罗来纳大学威尔明顿分校的海洋生物学家。看到这条鱼令人印象深刻的精准伪装，她怀疑该物种可能有助于解答一个长期存在的科学问题：变色动物究竟是如何知道自己正在变成正确的颜色的？
“想象一下，你早上必须穿衣服，但没有镜子，”施韦克特说。虽然这对人类来说是不方便的，“但对鱼来说，那是生死攸关的事。”
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在佛罗里达州迈阿密，潜水员接近时，猪鱼正在改变颜色。图片来源：Brandon Kohn
现在，施韦克特和她的同事可能已经查明了猪鱼用来确保它们与环境相匹配的自然检测系统。正如研究人员在《自然·通讯》杂志上报告的那样，位于变色细胞层下方的特殊感光细胞似乎允许鱼类监测其鳞片状“衣橱”的状态，可能是为了做出必要的调整——这种能力是该物种伪装和寻找配偶所依赖的。由于猪鱼似乎无法看到自己的皮肤，因此新发现的细胞可能是它们评估皮肤性能的唯一工具。
施韦克特说：“这是第一项研究脊椎动物皮肤中光检测结构的研究。“这项研究仅适用于猪鱼，但它可能表明这是一个比猪鱼更大的系统。”
包括一些爬行动物、两栖动物、鱼类和头足类动物在内的多种物种都能够快速改变皮肤的颜色。这种能力在动物王国中已经进化了多次，并且是由色素细胞实现的，色素细胞是含有色素的特殊细胞，色素可以移动以呈现某些颜色或图案。
根据之前的研究，施韦克特和她的同事知道猪鱼皮肤中含有一种称为 SWS1 的蓝光敏感蛋白。但是没有人知道 SWS1 究竟在皮肤中的哪个位置出现。研究人员使用一种称为免疫标记的生化技术来精确定位猪鱼皮肤样本中蛋白质的位置，发现它集中在色素细胞正下方的特定区域。
接下来，他们使用电子显微镜来找出究竟是什么将 SWS1 固定到位——具体来说，它可能是哪个细胞的一部分。施韦克特说，他们发现这种蛋白质包含在可能是皮肤感光器的细胞中。在实验中，她和她的同事将光线穿过皮肤样本，发现色素细胞的色素，根据其在细胞中的位置，通过阻挡光线来开启或关闭底层的感光器样细胞。研究人员发现，感光细胞与变色细胞以 1:1 的比例出现，这意味着 每个细胞似乎都无法进行颜色比较。任何对皮肤颜色变化的检测都将 来自“所有这些感光器的集体感知，这很酷，但尚未经过测试，”施韦克特说。感光细胞如何或是否将皮肤颜色变化传达给大脑仍然未知。
施韦克特和她的同事现在正在进行进一步的研究，以更好地了解光敏皮肤细胞究竟是什么以及鱼类如何感知它们。“它们是感光器吗？”施韦克特说。如果是这样，“那将是脊椎动物神经系统之外的此类细胞的第一个例子。”
柏林自然历史博物馆的进化生物学家劳伦·萨姆纳-鲁尼说，新的发现已经代表了“朝着回答长期存在的问题‘这些动物如何知道自己是什么颜色？’迈出了真正令人兴奋和意义重大的一步”，她没有参与这项研究。
萨姆纳-鲁尼补充说，猪鱼“似乎是一个很好的模型”，可以探索更多问题，例如猪鱼可以多么精确地监测其颜色变化，以及“这种简单但有效的方法是否在其他鱼类及其他动物中普遍存在。”