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科学家在深海鱼类中找到了第一个超黑色的颜色

超黑色太平洋Blackdragon用身体形成圆形形状。
超黑色太平洋Blackdragon(Idiacanthus Antrostomus)是由杜克大学和史密森尼的科学家研究团队学习的第二封最近的鱼。 (荣誉:史密森尼机构Karen Osborn)

虽然从研究中收集无脊椎动物,Karen Osborn,一名研究动物学家和策展人国家自然历史博物馆和兼职科学家蒙特雷湾水族馆研究所,经常在她的拖网网中找到额外的生物,拍摄她眼中的照片。她是海洋生物的经验丰富的摄影师,经常使用博物馆的外展照片。欧宝娱乐怎样但多年来,她注意到奇怪的东西,同时试图拍摄某些深海鱼类,不管她试过什么,她无法捕获任何细节。相反,鱼类出现为黑色剪影,吸收她指向它们的任何光。

困惑,她开始定期收集来自鱼类的组织样品,并用光和电子显微镜检查它们。“我看过的每条鱼都有类似的形状,数量和皮肤的颜料的位置,”Osborn说。“这真的很奇怪,不像普通的鱼皮。”

鱼皮是层状的,并且具有在细胞组分或胶囊中保持颜料的细胞。这些胶囊称为黑色素,它们保持颜料,吸收光并使鱼出现深棕色至黑色。颜料,黑色素,也发现在我们的皮肤,鱿鱼墨水和许多其他地方。在大多数鱼类中,细胞位于皮肤的深层并散布在它们之间的空间。但是奥斯贝斯的鱼类看起来有这么多的细胞,它们在皮肤表面形成连续层。细胞充满了用紧密填充的黑色素溢出。

一条鱼的黑剪影。
奥斯伯斯挣扎着拍摄详细的照片anoplogaster cornuta。它只是作为黑色轮廓。(史密森奥斯博斯机构Karen Osborn)

在发表在“当前生物学”,奥斯本和共同院胎的论文中SönkeJohnsen.亚历山大戴维斯来自杜克大学描述了黑色素的结构和排列如何渲染16种鱼超黑色,这意味着它们吸收至少99.5%的光线击中它们,并允许它们在深海的黑暗中几乎看似看似无形。这是第一次在水生动物中发现超黑色着色。

奥斯伯斯表示,实现超黑色的方法可以提供如何制造人造的超黑色材料。它也意味着开发不仅是光波的替代方式,而且也是如此的其他波,如无线电波或X射线和其他形式的辐射。

该团队测试了鱼类反射并将其与其他超黑色材料进行比较的光量。戴维斯负责建模,发现最黑最近的物种仅反映了0.044%的灯光。这比超黑色蝴蝶更黑,与最黑的天堂鸟类大致相同。相比之下,黑色施工纸张反映了大约10%的光线。

大多数具有超黑色斑块的陆地动物使用它们使其其它颜色脱颖而出,这对于信号传导潜在的伴侣来说很重要。但这些鱼以相反的原因使用它们的着色:隐藏。虽然小灯渗透了深海,但大多数深海动物都会产生生物发光。超黑色着色有助于鱼逃避捕食者的搜索灯,并使捕食者能够通过自己的光照亮,因为他们试图在猎物中引诱。一些鱼类的鱼类在腹部周围有超黑色着色,这在吃生物发光后,防止他们的胃在发光。

太平洋黑石的头部,带着蓝色的眼睛和牙齿。
太平洋Blackdragon有一种生物发光诱导,它用于吸引猎物。如果不是其超黑色皮肤和透明,反射牙齿,那么来自其诱饵的光会允许猎物看到附近的危险,而不是被发光的诱饵愚弄。(史密森奥斯博斯机构Karen Osborn)

戴维斯创建了模型模拟阳光,击落了黑色素组层,以测试如何改变细胞的尺寸和形状影响它们如何吸收光线。他测试了169种组合,发现有一个最佳的尺寸和形状,以减少光的反射。

“我们认为正在发生的事情是它们基本上侧身散射,因此它脱掉了更多的黑色素,而不是追溯到光线来自哪里,”他说。这是团队知道颜料颗粒的形状本身控制光线散射的唯一系统。大多数超黑色材料使用奥斯本描述为“双系统” - 结构光陷阱和颜料。在这个典型的设置中,某些矩阵用于捕获颜料附近的光。光线在这个基质内部反弹,在它逃避之前,给予颜料更多的机会吸收光。最黑色的人造材料之一使用非常薄的垂直管,在有序的结构中紧紧地填充在一起,以捕获光线,直到它被颜料吸收。奥斯本说,它是有效的,但它是一种微妙的结构,使制作非常昂贵。目前,超黑色着色用于相机和高动力望远镜等产品中,以限制镜头内的额外光。

一个超黑鱼的全身用白色的白色斑块。
由于它们所拥有的少数巨型尺度,超黑色的脊头也是俗称的大量。他们的超黑色皮肤覆盖它们的鳞片,但两者都在捕食者试图抓住它们时轻松分离。在缺少鳞片和皮肤的情况下,捕食者可以轻松地看到鱼类,只需一点点轻。(史密森奥斯博斯机构Karen Osborn)

Johnsen说,制造人造的超黑色材料将如何更加简单,Johnsen表示。“没有必要的订单。这就是我们所谓的随机关闭,这是一个科学方式,说它就像一个口香糖机器。这是一堆随机安排的球。你需要做的就是制作它们,以某种方式将它们整合在一起。“从理论上讲,如果科学家们可以找到“口香糖”的正确材料和大小,这可能是无穷无尽的,这取决于他们想要吸收的波的类型。可以设计雷达看不见的平面,可以创建涂层以保护免受紫外线和X射线和房间可以抵御来自手机的无线电波。

而研究团队只有这样做的发现,因为约翰顿呼唤艺术项目出错了。“我总是有一个失败的粉丝,”他说。“我们未能[拍摄好照片],然后为我们开辟了一个全新的研究领域。”

7月2020年
标签: 生物发光 适应