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一些水生生物为了伪装进化出透明的身体

透明的身体激发了深海中捕食者与猎物之间的一场进化军备竞赛。

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图片来源:Laura Bagge (Torch Technologies)

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最后一丝阳光消失在海洋的微光带,这是一个跨度从200米到1000米深度的区域,光照强度类似于星光之夜。这个区域的捕食者通常拥有朝上的眼睛,比如斧头鱼斜眼鱿鱼;这样可以更好地扫描上方水域中潜在猎物的剪影。

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但是为了隐藏它们的剪影,许多微光带的动物已经进化出了透明的身体。当然,在较浅的水域中,透明也是有益的。以海葵虾为例,它生活在20米以下的浅水中,而且非常透明,以至于你可以透过它的身体看书

但在海洋的微光带,透明现象得到了极大的发展。“我认为中层带的每一个动物门类中都能找到透明的代表,”Laura Bagge说道,她是在国防部工作的Torch Technologies公司的视觉生态学家。


阅读更多:海洋微光带神秘的“假底部”


制造透明动物

当光线照射到物体上时,有四种可能的结局:光线可能向后反射,不受阻碍地穿过,被吸收,或者在物体内部向不同方向偏转。后一种弹球效应,科学家称之为散射,当光线穿过密度不同的物质时发生——比如肌肉和血液之间。这就是为什么在强光下橡皮熊会发光,牛奶是不透明的,酵母啤酒会浑浊

要使动物变得透明,最大的挑战是最小化其体内密度的变化。“这真的很难实现,”海洋生物学实验室的感官生物学家Lydia Mathger说。

但有些生物有一些“光学把戏”。身体结构简单的动物,如水母,可以使自己尽可能地均匀;另一些则将身体压扁,这样光线就不必穿过它们的身体很长的距离。这类动物中,小型动物更容易变得透明。“如果你把任何东西拉得足够薄——即使是金属——它都会变得透明,”Bagge说。

但并非所有动物都有机会变成一个均匀的团块。例如,甲壳类动物有复杂的身体结构,涉及各种器官和组织。为了变得透明,一些甲壳类动物会“把所有的器官挤在一起,”Bagge说,比如它们的头部。这样可以为身体的其余部分腾出空间变得透明。

一场进化军备竞赛

一副晶莹剔透的身体并非对付开放海域捕食者的万全之策。为了对抗透明策略,许多捕食者转向了生物发光。这些贪婪的动物,比如线鳍龙鱼,会在附近水域投射探照灯。事实证明,透明动物仍然会反射生物发光产生的光,这使得它们像酒杯一样闪闪发光。

Edridolychnus schmidti,身体附着着两条寄生雄性。 (图片来源:Neil Bromhall/Shutterstock)

Neil Bromhall/Shutterstock

一些透明的端足类动物则利用Bagge称之为“隐形斗篷”的方式来反击生物发光。至少有七个这样的物种用由微小球体组成的抗反射涂层来覆盖自己。科学家们认为,这些球体中填充着共生细菌,可以减少反射,有些研究人员将其比作在房间里挂一块毛绒地毯来吸收声音。

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“它们如此透明,如此像玻璃,以至于你根本看不见它们,”Bagge说。对于一只手大小的动物来说,这真是一项了不起的成就。

最大的端足类动物之一Cystisoma,将伪装发挥到了极致:它用覆盖腿部的微小金字塔来补充球体。这种充满突起物的涂层最大限度地减少了动物外骨骼的反射,类似于录音室中锯齿状泡沫吸收声音的方式。球体和金字塔的结合确保了该动物只反射0.1%的入射光。

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(图片来源:Sönke Johnsen (杜克大学))

Sönke Johnsen (杜克大学

两全其美

至少有两个种类的中层头足类动物——一种名为Japetella heathi的章鱼和常见的钩棒鱿鱼Onychoteuthis banksia——采取了不同的策略来对抗生物发光:通过改变颜色。在环境光下,它们是透明的。但在典型的生物发光蓝光下,它们会变成锈棕色

“一旦大脑发出信号……动物就会立刻被着色,”Mathger说。“这是一个相当快的系统。”

然而,它们并不会对红光或其他通用视觉威胁(如人类的活动)做出颜色改变的反应。这表明颜色改变是一种适应性反应,目的是为了躲避生物发光的捕食者。

科学家们才刚刚开始了解动物透明的奥秘。一些研究人员认为,在海洋的微光带至少有一百万个未被描述的物种。了解这些动物如何变得透明,可以为工程师发明尖端的透明设备提供生物灵感

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