摘要:这种超黑几乎可以肯定是一种伪装战术,让鱼可以躲开捕食者和猎物。但在几乎完全黑暗的深海,能见度如此之低,何必费心伪装呢?(全文约1697字,阅读大概需要6分钟。)

太平洋黑龙(Idiacanthus antrostomus),是研究中第二黑的鱼类。Karen Osborn, Smithsonian

当我们想到深海生物适应黑暗的场景时,发光的水母或是琵琶鱼的发光诱惑就会浮现在我们的脑海中。但其他深海动物已经适应了另一个方向,进化出的皮肤几乎像一个黑洞,吸收了周围几乎所有的光,反射的很少,让动物完全融入黑暗中。

周四发表在《当代生物学》上的一项最新研究中,科学家们观察了16种深海动物,它们能吸收99.5%以上直射到它们的可见光,使它们成为已知最黑的动物之一。他们发现,尽管这16个物种种类繁多,而且有些物种的亲缘关系非常遥远,但它们的皮肤细胞中都有密集的色素沉着,它们的结构既能散射也能吸收光线。

史密森国家自然历史博物馆(Smithsonian National Museum of Natural History)的动物学家、该论文的资深作者之一卡伦·奥斯本(Karen Osborne)说:“这些鱼中的大多数只有你手那么大”。“看着它们,它们像天鹅绒般光滑的样子,墨黑的,很难看到它们的任何细节。真的很酷。”

奥斯本经常拍摄她在研究巡游中遇到的标本,她在2014年开始对这些鱼类产生兴趣,当时她努力用相机捕捉它们的深色皮肤。“要拍到这些真正黑色深海鱼的好照片几乎是不可能的。不管你如何设置闪光灯或相机设置,它们似乎都会吸收所有光线。

杜克大学(Duke University)的研究生亚历山大•戴维斯(Alexander Davis)与人合著了这篇论文,并致力于皮肤细胞的建模工作,他说,虽然这些鱼皮不像万塔贝克(Vantablack)这样能吸收99.965%光的人造材料那么黑,但这些动物能够有机地产生几乎非自然暗的细胞,这无疑是一个奇迹结构。

这种超黑几乎可以肯定是一种伪装战术,让鱼可以躲开捕食者和猎物。但在几乎完全黑暗的深海,能见度如此之低,何必费心伪装呢?

“在一片漆黑的海洋里,你不必担心来自太阳的光,”戴维斯说,“但是你必须担心那些有探照灯的动物,或者头上有小的发光体,它们会发光帮助捕猎猎物,或是那些可能喷出生物发光液体来给你做标记的猎物”。捕捉这些散失的光束并将它们藏起来,有助于这些鱼逃避成为晚餐,帮助它们偷偷摸摸地吃晚饭。

但是,尽管躲避捕食者和猎物的能力无疑是一个很有价值的特性,但皮肤吸收99.5%的光似乎是相当极端的。研究小组希望找出超黑皮肤与单纯的黑色皮肤在鱼类逃避检测能力方面的价值。通过使用一个计算模型,他们发现光反射率为2%的鱼可以从距离只有0.5%的鱼的两倍远的地方被发现。

奥斯本说:“大多数这些超黑的鱼彼此之间没有联系,但它们已经找到了相同的解决方案,以这种方式伪装自己”。“他们的做法略有不同,但基本上都是相同的策略,这是一个融合进化的美丽例子。”

她解释说,当两个不相关的动物发展出相似的适应能力时,这些特征产生于趋同进化,即使在微观层面上,功能也相似。它们的皮肤看起来与其他鱼类大不相同,它们的黑色素在皮肤的最外层密集地堆积成一层超薄的细胞层。这是一种非常不寻常的结构,因为大多数鱼的色素层上下都有几层真皮。

戴维斯说,这些有色素的皮肤细胞被称为黑素体,这些鱼进化成这样,它们的黑素体可以同时散射和捕捉光线,“正是这两种现象的结合使它们变得如此黑。”

戴维斯说,超黑鱼黑素体可能是新的合成黑色材料的灵感来源。这些色素细胞的结构已经启发了其他科学家去研究人工合成的黑色素颗粒。目前最黑的人造黑材料都是由碳纳米管制成的,碳纳米管极难制造。但这一自然启发的研究可能会产生新的材料,有可能用于光学设备。像照相机和望远镜这样的仪器通常依靠超暗材料来捕捉杂散光,并尽量减少不必要的信号。

事实上,这些鱼比我们许多人造材料的颜色要深得多,这一事实表明,我们仍然需要向大自然学习,动物如何仍然能够处理我们几乎不懂的东西。奥斯本说,这就是海洋实地调查的美妙之处:“你永远不知道会发现什么。”

本文译自 popsci,由译者 Lancelot 基于创作共用协议(BY-NC)发布。