几年前，生物学家洛里-施韦克特（Lori Schweikert）在佛罗里达群岛钓鱼时，遇到了一种不寻常的快速变化行为。她捕获了一种被称为"猪鱼"的尖吻礁鱼，并把它放在船的甲板上。然而，当她后来打算把它转移到冷藏箱里时，却发现了一个奇特的现象：它的皮肤呈现出与船甲板相同的颜色和花纹。现在，研究人员认为他们知道原因所在了。
研究人员发现，猪鱼的皮肤中含有一种独特的光敏蛋白，使它们能够改变颜色。这项研究表明，这些鱼可以监测自己皮肤颜色的变化，从而更有效地适应环境。
猪鱼是大西洋西部从北卡罗来纳州到巴西的一种常见鱼类，以其会变色的皮肤而闻名。这种鱼可以在几毫秒内从白色变为斑驳色，再变为红褐色，从而与珊瑚、沙子或岩石融为一体。
尽管如此，Schweikert 还是感到很惊讶，因为这条猪鱼即使已经不在人世，它的伪装仍然在继续。这引起了她的好奇： 猪鱼是否可以不依靠眼睛和大脑，仅靠皮肤来探测光线？
在随后的几年里，施韦克特开始作为博士后研究员在杜克大学和佛罗里达国际大学研究"皮肤视觉"的生理学。2018 年，施韦克特和杜克大学生物学家索克-约翰森（Sönke Johnsen）发表的一项研究表明，猪鱼携带一种名为"opsin"的光敏蛋白基因，这种基因在猪鱼的皮肤中被激活，而且这种基因与猪鱼眼睛中的opsin基因不同。
一种名为猪鱼的尖吻礁鱼可以根据周围环境的不同，从白色变为斑点棕色，再变为红色。图片来源：Dean Kimberly 和 Lori Schweikert 提供
从章鱼到壁虎等其他会变色的动物也被发现在皮肤中制造光感蛋白。但它们究竟是如何利用这些蛋白来帮助变色的，目前还不清楚。
一种假设是，感光皮肤有助于动物了解周围环境。但新的发现提出了另一种可能性--"它们可能用它来观察自己，"Schweikert说。在最近发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上的一项研究中，Schweikert、Johnsen及其同事联手仔细观察了猪鱼的皮肤。
研究人员从猪鱼身体的不同部位取下几块皮肤，在显微镜下对它们进行了拍照。近距离观察，猪鱼的皮肤就像一幅点彩画。每一个色点都是一个专门的细胞，叫做色素细胞，内含红色、黄色或黑色的色素颗粒。正是这些色素颗粒的移动改变了皮肤的颜色。当色素颗粒遍布整个细胞时，颜色就会变深。当色素颗粒聚集成一个难以察觉的小点时，细胞就会变得更加透明。
接下来，研究人员使用了一种叫做免疫标记的技术来定位皮肤中的蛋白。他们发现，在猪鱼体内，变色嗜铬细胞中并不产生视蛋白。相反，这些蛋白存在于它们正下方的其他细胞中。
用透射电子显微镜拍摄的图像显示，在色素细胞的正下方有一种以前未知的细胞类型，其中充满了视蛋白。这意味着，照射到皮肤上的光线在到达感光层之前，必须先通过充满色素的嗜铬粒。
通过显微镜观察，娃娃鱼的皮肤就像一幅点彩画。每个色点都是一个含有色素颗粒的特化细胞，这些色素颗粒可以是红色、黄色或黑色。色素颗粒可以分散开来，也可以紧密地聚集在细胞内，使颜色看起来更深或更透明。资料来源：北卡罗来纳大学威尔明顿分校 Lori Schweikert
研究人员估计，猪鱼皮肤中的视蛋白分子对蓝光最为敏感。这恰好是鱼类色素颗粒吸收最好的光波长。研究结果表明，鱼类对光敏感的蛋白有点像体内的宝丽来胶卷，能够捕捉到光线的变化，这些光线能够随着色素颗粒的聚拢或散开而透过上面充满色素的细胞。
"动物可以从内部给自己的皮肤拍照，"Johnsen说。"在某种程度上，它们可以告诉动物自己的皮肤是什么样的，因为动物无法真正弯腰去看。"
Schweikert补充说："需要明确的是，我们并不是说猪鱼的皮肤具有眼睛的功能。眼睛不仅仅能探测光线，还能形成图像。我们没有任何证据表明这就是它们皮肤中发生的事情。"
相反，这是一种感官反馈机制，能让猪鱼在皮肤变色时监测自己的皮肤，并对其进行微调，以适应眼睛看到的东西。"它们似乎在观察自己的颜色变化，"Schweikert 说。
研究人员说，这项工作非常重要，因为它可以为机器人肢体和自动驾驶汽车等设备的新感觉反馈技术铺平道路，这些设备必须在不完全依赖视力或摄像头信号的情况下对其性能进行微调。
感觉反馈是技术仍在努力探索的技巧之一。这项研究很好地剖析了一种新的感官反馈系统"。
"如果你没有镜子，也不能弯曲脖子，你怎么知道自己穿得是否合适呢？"Schweikert补充说："对我们来说，这可能无关紧要。但对于利用变色能力躲避捕食者、警告对手或求偶的生物来说，这可能关系到生死"。"