【繽紛生態】用皮膚「看到」光的章魚?

撰文|黃貞祥

章魚有變色能力,當遇到危險及靜止時,能偽裝藉以逃避敵人及伺機獵食。科學家近來發現,章魚的皮膚還含有原本眼球才有的色素,讓牠們的皮膚就可能感光。

章魚的變色能力來自章魚體內的色素細胞(chromatophores),一隻章色大概有96,000個色素細胞。色素細胞含有色素囊胞,周圍都有一圈肌肉,神經控制肌肉的收縮或放鬆,改變色素的排列而改變顏色。

過去一般認為牠們是透過視覺傳達外界訊息來變色的。可是章魚顯然是色盲,而且上世紀六十年代就有實驗顯示,色素細胞能夠感光,意味著讓皮膚變色的訊號不見得得來自腦,只是沒人再追蹤研究下去。

美國加州大學聖塔巴巴拉分校的演化生物學家M. Desmond Ramirez和Todd Oakley從剛孵化的小章魚及成年章魚身上剝下一些皮膚,把它們固定在培養皿中,用LED燈發出不同波長的光照在皮膚上,他們發現當白光照上去時,色素細胞會快速放大,然後持續放大並且週期性縮放。可是當紅光照上去時,會造成週期性肌肉收縮,但色素細胞並不會放大。

章魚(Octopus bimaculoides)表現視蛋白的周邊感覺神經元(發綠色螢光者)(M. D. Ramirez & T. H. Oakley. J Exp Biol 218, 1513-1520 (May 15, 2015).)
章魚(Octopus bimaculoides)表現視蛋白的周邊感覺神經元(發綠色螢光者)(M. D. Ramirez & T. H. Oakley. J Exp Biol 218, 1513-1520 (May 15, 2015).)

他們還發現,色素細胞對波長480奈米的藍光反應最大,剛好也是眼球裡的視蛋白(opsin)最佳吸收範圍,他們懷疑視蛋白存在章魚皮膚中,而且能感光。於是他們利用螢光抗體染色來偵測視蛋白在皮膚的存在,結果在感覺神經元中發現了一種視蛋白,以及傳遞訊號的G蛋白和磷脂酶C。

不過和眼球裡含有視蛋白的感光細胞有組織地排列不同的,含視蛋白的細胞在章魚皮膚的排列較鬆散,可能是用來感受明暗的,而非形成影像。此發現已發表在《實驗生物學期刊》(Journal of Experimental Biology)。

原學術論文:M. Desmond Ramirez and Todd H. Oakley. Eye-independent, light-activated chromatophore expansion (LACE) and expression of phototransduction genes in the skin of Octopus bimaculoides. J Exp Biol 218, 1513-1520 (May 15, 2015). doi: 10.1242/​jeb.110908

參考資料:
1. Mo Costandi. The octopus can see with its skin. The Guardian. 20 May 2015
2. Carl Zimmer. For an Octopus, Seeing the Light Doesn’t Require Eyes. The New York Times. MAY 20, 2015.
3. Emily DeMarco. Octopuses have eyes in their skin. SCIENCESHOT.20 May 2015.

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作者:黃貞祥 現於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育 生物學研究。科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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