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May. 07 2018

深海魚怎麼可以那麼「暗黑系」?

  • 深海魚怎麼可以那麼「暗黑系」?

    深海魚怎麼可以那麼「暗黑系」?

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「當你看著牠們,特別是在水中,就好像是看著宇宙裡的一個洞。」研究深海生物的杜克大學(Duke University)海洋生物學家松克.強森(Sönke Johnsen)說。

科學家正試著了解這些統稱為「超黑魚類」(super black fish)的幽暗深海生物是如何讓身體消失不見的。

在一份新的研究裡,強森與同事凱倫.奧斯本(Karen Osborn)發現這些魚類表皮上複雜的奈米結構能捕捉進入的光子,以至照到牠們身上的光幾乎全部被吸收。這個團隊1月在整合與比較性生物學學會(Society for Integrative and Comparative Biology)的年度大會上發表了他們的研究成果。

「我們本來單純以為牠們黑色素的含量很多,」在史密森尼國立自然史博物館(Smithsonian’s National Museum of Natural History)擔任無脊椎動物學家的奧斯本說道。「後來才發現是因為井然有序的色素結構才能表皮如此黑暗。」

然而這種光學的詭計,在無邊的黑暗中,真有其必要性?

深海彈珠臺

深海中食物稀少,什麼都可以吃。像深海鮟鱇魚這種動物就演化出大量的工具來搜尋獵物,例如如用來偵測動作的鬚狀鰭條。

許多動物還會用發光器(photophores)掃描四周,那是一種能製造光線的生物性發光器官。

「你可以想像一個世界,在那裡用手電筒四處照,卻沒有光線會反射回來。」強森說:「除非偶爾有東西撞上光束,那幾乎就像是雷達命中一般。」

深海魚類唯一的防衛方式就是模擬無處不在的水。「基本上你得吸收打到你身上的所有探照光。」他說。

太平洋真巨口魚(Eustomias pacificus) 是一種生活在夏威夷群島附近海域的巨口魚。PHOTOGRAPH BY SONKE JOHNSEN

要吸收全部的光線,擁有很多黑色素還不夠。關鍵是在皮膚表面。

如果魚的表皮簡單又光滑,光子會馬上彈開並落入飢餓獵食者虎視眈眈的眼裡。但表面結構愈是複雜,光子就愈容易被困住,它們會像陷在彈珠臺裡的彈珠一樣四處彈跳。

在最近的實驗裡,奧斯本在檢視所捕獲的七種野生超黑魚類的表皮組織後,發現人類也有的黑色素(melanin)在魚皮內會以細微的小囊排列成複雜到令人炫目的顯微結構,形成極度困難的彈珠臺遊戲,光根本不可能離開。

↑↑↑↑↑這種新物種的獅子魚科(Liparidae魚類可以承受比1600頭大象站在頭上還要大的水壓。

根據強森與奧斯本的研究,某種超黑魚類對光的吸收率高達99.9%,也就是說,每1000個光子只有一個能逃脫。

極致黑

這些超黑魚類可真是「暗黑系」的成員之一啊!牠們距離人類已知的最黑生物相差並不遠。

澳大拉西亞(Australasia)的天堂鳥目前是極致黑的紀錄保持者,牠們的羽毛可吸收99.95%的光線。

科學家認為雄鳥羽毛演化出複雜的顯微結構是因為黑色更能凸顯出身上亮色的斑點,而最終的目的自然是為了吸引母鳥。

耶魯大學(Yale University)的鳥類學家理察.布姆(Richard Prum)對深海魚類用來吸收光線的新穎機制印象深刻。

「在鳥類的羽毛或蝴蝶的鱗片上,基本上是以微尺度的凹洞來捕捉光線,」布姆解釋道,但是超黑魚類則是利用自身固有的光學結構以色素微粒來吸收光線。

超級黑可應用在相機、望遠鏡和太陽能板等產品上,因此試圖人工合成超級黑的科學家對它們獨特的結構感到興趣,尤其是目前的生產技術價格十分昂貴。

或許掛著迷人微笑並亮著紫色發光器的單鬚刺巨口魚(threadfin dragonfish)能夠開啟後續重大的技術性創新也說不定。

 

撰文:Elizabeth Anne Brown

編譯:蔡雅鈴

延伸閱讀:「雌雄深海鮟鱇魚配對」首次曝光!雄魚化身肉瘤永不分離 / 如夢魘般的深海蜥魚

 

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