豬魚皮膚新發現 像眼睛「觀察」環境

人們過去認為魚是透過眼睛觀看和感應周圍環境，讓身體隨著環境產生顏色、圖案等變化。現在美國大學發現尖嘴珊瑚魚——豬魚，死後皮膚依然能變換成周圍物體的顏色和圖案，就像皮膚上長出「眼睛」一樣去感應環境。

北卡羅來納大學威爾明頓分校（University of North Carolina Wilmington）生物學家洛里·施韋克特（Lori Schweikert），幾年前在美國佛羅里達群島釣到一條長棘毛脣隆頭魚（Lachnolaimus maximus），俗稱豬魚（hogfish），在將魚扔進冷凍箱之前，意外發現魚的皮膚與船甲板的顏色、圖案相同。

豬魚是一種尖嘴珊瑚魚，常見於北卡羅來納州附近的大西洋中，以皮膚變色而聞名。牠們在活著的時候能在幾毫秒內讓皮膚從白色變成斑駁，再變成紅棕色，最後與海中的珊瑚、沙子或岩石融為一體，藉此躲避捕食者。

施韋克特感到驚訝的是，這條豬魚在死後皮膚依然能繼續變色偽裝，讓她想知道，豬魚是否可以不依賴眼睛和大腦，僅使用皮膚來檢測周圍的光線變化。

豬魚皮膚 發現感光視蛋白

這種好奇開啟了她研究「皮膚視覺」之路。2018年她與杜克大學生物學家松克·約翰森（Sönke Johnsen）發現，豬魚皮膚攜帶一種稱為SWS1視蛋白的光敏蛋白基因。這種蛋白能夠在皮膚中被活化，但與豬魚眼睛中發現的視蛋白不同。

這項發現並不能滿足施韋克特、約翰森和同事們的好奇心。他們更好奇為什麼豬魚的皮膚裡會有光探測器？這種皮膚是用來幫助牠們了解周圍的環境，還是用來觀看自己？

研究團隊從豬魚不同的身體部位採集皮膚樣本，在顯微鏡下觀測，並拍下這些皮膚的變化。這些豬魚的皮膚看起來就像一幅點描畫，每個顏色點都是一個特殊的色素細胞，以紅色、黃色或黑色的顏色顆粒為主。

研究發現豬魚能利用顏色變化進行偽裝和散發社交信號。雌性和雄性豬魚都能夠在白色、紅棕色和斑駁色三種顏色之間進行快速變換。

豬魚膚色的切換，源於色素細胞中色素顆粒的運動，當顆粒遍布整個細胞時，會讓細胞的顏色變更深，不過當它們聚集成肉眼難以看到的小點時，細胞就會呈現透明狀。

研究人員在知曉這種皮膚變化後，使用一種免疫標示法來定位皮膚內的視蛋白，卻意外發現，豬魚的變色色素細胞不會產生視蛋白，這些視蛋白只存在於色素細胞正下方的其他細胞。他們用穿透式電子顯微鏡拍攝細胞之間的位置圖像，揭示這種以前未知的細胞類型。

施韋克特解釋，這項發現意味著，照射到皮膚的光必須先穿過充滿色素的色素細胞，然後才到達光敏層。

皮膚視蛋白 導致變色偽裝

研究人員檢驗出豬魚皮膚中的SWS1視蛋白對藍光（波長415nm左右）最敏感，而這恰巧是這種魚色素細胞中的色素顆粒吸收最好的光波長度。

研究結果顯示，豬魚的光敏視蛋白的作用，類似於體內放置拍立得相機的底片。當細胞內的色素顆粒擴散時，只有少數的光線通過，抑制SWS1視蛋白受體的作用。相反的，色素顆粒聚集時，大量的光線就能通過色素細胞，並活化含有SWS1視蛋白的受體，並做出皮膚顏色改變。

這解釋了當初為何施韋克特在魚死後，依然能夠看到魚的皮膚出現變化。

約翰森說明，這種情況就像是豬魚可以從內部觀看到自己皮膚，但並非是豬魚皮膚就像牠們的眼睛一樣。因為眼睛不僅可以檢測光，還能攝取圖像，而皮膚只是形成一種感覺的反饋機制，讓豬魚能時時監控自己的皮膚顏色變化，並對其進行微調以適應牠眼睛看到的情況。

施韋克特表示，「這種功能對於那些利用變色能力來躲避捕食者、警告競爭對手或求偶的生物來說十分重要，因為這攸關牠們的生死。」

該團隊在論文中表示，未來還有許多研究工作要做，包括真皮光感受器生理中的細胞活化特徵等更多未解之謎。他們希望這項研究能夠拓展更多未知領域，讓世界更加了解為何動物皮膚在感光後出現變化。研究成果已發表在《自然》雜誌上。◇