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深海世界：这些深海鱼可吸收超过99.5%的光线
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深海世界：这些深海鱼可吸收超过99.5%的光线
图示为超黑鱼类之一（Anoplogaster cornuta）。这条鱼在被取样并记录后非常活跃，因此研究团队在用拖网捕获它的第二天通过潜水艇把它放回了深海。在《当代生物学》杂志上，由史密森尼国家自然历史博物馆的研究动物学家Karen Osborn和杜克大学的生物学家Sönke Johnsen领导的研究团队报告，某些鱼的皮肤上，包裹色素的颗粒有一种独特的排列方式，几乎能吸收所有照射在上面的光线，仅 0.05% 的光会被反射。图片来源：Karen Osborn，史密森尼学会
在阳光难以照射到的海洋深处，史密森尼国家自然历史博物馆（Smithsonian's National Museum of Natural History）的科学家和合作团队发现了目前已知的最黑物质之一：某些鱼的皮肤。这些超黑鱼吸收光线的效率极高，即使在明亮的光线下，它们看起来也像没有明显特征的轮廓。在黑暗的深海中，它们即使被生物荧光包围也能隐身。
在《当代生物学》（Current Biology）杂志上，由史密森尼国家自然历史博物馆的研究动物学家Karen Osborn和杜克大学（Duke University）的生物学家Sönke Johnsen领导的科学家团队报告，这些鱼的皮肤上，包裹色素的颗粒以一种独特方式排列，几乎能吸收所有照射在上面的光线，仅 0.05% 的光会被反射。Osborn说，模仿这种策略可以帮助工程师开发更便宜、更柔韧、更耐用的超黑材料用于光学技术，例如望远镜、照相机和伪装。
Osborn第一次对鱼的皮肤产生兴趣，是在某一次和同事用拖网在深海取样时。当时她试图用相机拍摄拖网捕获的一些引人注目的黑鱼。她说，尽管有精细的设备，她还是无法捕捉到任何细节。“不管你怎么设置相机或灯光，它们都会吸收所有光线。”
他们在实验室里仔细测量，证实了相机无法捕捉这些鱼特征的原因：深海中发现的许多黑鱼能吸收超过99.5%照射到体表的光。这意味着它们是超黑的，比黑纸黑，比电工胶带黑，比新轮胎都黑。在深海中，单个光子就足以吸引注意力，因此这种浓郁的黑色可以提高鱼的生存几率。
由于阳光最多只能照射到海洋表面下几百米的深处，所以大多数深海生物自己发光，这被称为生物发光。生物发光可以用来吸引配偶、干扰捕食者和引诱猎物。它们还能暴露附近的动物，阻止捕食者悄悄接近，或照亮潜在的猎物，除非别的动物有正确的伪装。Osborn说：“如果你想融入周围无限黑暗的环境，吸收每一个击中你的光子是个很好的方法。”
图片来源：pixabay
超黑鱼能几乎完全吸收光线，这依赖于黑色素。这种色素同样存在于人类皮肤中，并保护皮肤免受阳光伤害。Osborn和同事发现，黑色素不仅在超黑鱼的皮肤中大量存在，而且以一种独特的方式分布。充满色素的亚细胞结构被称为黑素体，它们紧密地聚集在色素细胞中，而这些色素细胞连续地排列在贴近超黑鱼皮肤表面的地方。黑素体的尺寸、形状和排列方式使它们能够将无法立即吸收的光线导向细胞内邻近的黑素体，然后由这些黑素体吸收剩余的光线。
Osborn说：“实际上，它们相当于制造了一种超高效、超薄的光阱。光线不会反射，也不能通过。光线只是进入了这一层，然后就消失了。”
图片来源：pixabay
这项研究的共同作者之一、杜克大学的生物学博士生Alexander Davis说：“这些含有色素的结构就像个迷你口香糖机一样，被打包到皮肤细胞里，而所有的口香糖都有合适的尺寸和形状，能够将光困在机器内。”
鱼类并不是已知的唯一一种能捕获足够光线从而产生超黑表面的动物。目前已经在一些鸟类和蝴蝶身上发现了超黑的羽毛和鳞片，它们与色彩明亮的区域形成对比，使颜色显得更加鲜艳。这些动物通过将一层黑色素与微小的管子或盒子之类的光捕获结构结合在一起来产生这种效果。Osborn 说，在资源有限的深海中，超黑鱼似乎进化出了一种更高效的系统。“这是我们所知的唯一一种利用色素本身来控制所有最初未被吸收的光的系统。”这种基于黑素体的超黑结构似乎是深海中的常见策略：Osborn和她的团队在16种亲缘关系较远的鱼类身上发现了同样的特殊色素排列模式。
Osborn说，采用这种高效的设计策略可以改善超黑材料的制造，目前这类材料的结构更接近在超黑的鸟和蝴蝶身上发现的结构。这种敏感光学设备所需要的材料，目前生产起来极其精细，成本也很高。“和建造某种结构来捕获光线相比，把吸收光的色素做成合适的尺寸和形状也能实现同样的吸收效率，而且成本可能会低得多，材料也不会那么脆弱，”她说。
翻译：页一
审校：戚译引
引进来源：史密森尼国家自然历史博物馆
引进链接：https://eurekalert.org/emb_releases/2020-07/s-sdh070920.php
本文来自：环球科学
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图示为超黑鱼类之一（Anoplogaster cornuta）。这条鱼在被取样并记录后非常活跃，因此研究团队在用拖网捕获它的第二天通过潜水艇把它放回了深海。在《当代生物学》杂志上，由史密森尼国家自然历史博物馆的研究动物学家Karen Osborn和杜克大学的生物学家Sönke Johnsen领导的研究团队报告，某些鱼的皮肤上，包裹色素的颗粒有一种独特的排列方式，几乎能吸收所有照射在上面的光线，仅 0.05% 的光会被反射。图片来源：Karen Osborn，史密森尼学会
在阳光难以照射到的海洋深处，史密森尼国家自然历史博物馆（Smithsonian's National Museum of Natural History）的科学家和合作团队发现了目前已知的最黑物质之一：某些鱼的皮肤。这些超黑鱼吸收光线的效率极高，即使在明亮的光线下，它们看起来也像没有明显特征的轮廓。在黑暗的深海中，它们即使被生物荧光包围也能隐身。
在《当代生物学》（Current Biology）杂志上，由史密森尼国家自然历史博物馆的研究动物学家Karen Osborn和杜克大学（Duke University）的生物学家Sönke Johnsen领导的科学家团队报告，这些鱼的皮肤上，包裹色素的颗粒以一种独特方式排列，几乎能吸收所有照射在上面的光线，仅 0.05% 的光会被反射。Osborn说，模仿这种策略可以帮助工程师开发更便宜、更柔韧、更耐用的超黑材料用于光学技术，例如望远镜、照相机和伪装。
Osborn第一次对鱼的皮肤产生兴趣，是在某一次和同事用拖网在深海取样时。当时她试图用相机拍摄拖网捕获的一些引人注目的黑鱼。她说，尽管有精细的设备，她还是无法捕捉到任何细节。“不管你怎么设置相机或灯光，它们都会吸收所有光线。”
他们在实验室里仔细测量，证实了相机无法捕捉这些鱼特征的原因：深海中发现的许多黑鱼能吸收超过99.5%照射到体表的光。这意味着它们是超黑的，比黑纸黑，比电工胶带黑，比新轮胎都黑。在深海中，单个光子就足以吸引注意力，因此这种浓郁的黑色可以提高鱼的生存几率。
由于阳光最多只能照射到海洋表面下几百米的深处，所以大多数深海生物自己发光，这被称为生物发光。生物发光可以用来吸引配偶、干扰捕食者和引诱猎物。它们还能暴露附近的动物，阻止捕食者悄悄接近，或照亮潜在的猎物，除非别的动物有正确的伪装。Osborn说：“如果你想融入周围无限黑暗的环境，吸收每一个击中你的光子是个很好的方法。”
图片来源：pixabay
超黑鱼能几乎完全吸收光线，这依赖于黑色素。这种色素同样存在于人类皮肤中，并保护皮肤免受阳光伤害。Osborn和同事发现，黑色素不仅在超黑鱼的皮肤中大量存在，而且以一种独特的方式分布。充满色素的亚细胞结构被称为黑素体，它们紧密地聚集在色素细胞中，而这些色素细胞连续地排列在贴近超黑鱼皮肤表面的地方。黑素体的尺寸、形状和排列方式使它们能够将无法立即吸收的光线导向细胞内邻近的黑素体，然后由这些黑素体吸收剩余的光线。
Osborn说：“实际上，它们相当于制造了一种超高效、超薄的光阱。光线不会反射，也不能通过。光线只是进入了这一层，然后就消失了。”
图片来源：pixabay
这项研究的共同作者之一、杜克大学的生物学博士生Alexander Davis说：“这些含有色素的结构就像个迷你口香糖机一样，被打包到皮肤细胞里，而所有的口香糖都有合适的尺寸和形状，能够将光困在机器内。”
鱼类并不是已知的唯一一种能捕获足够光线从而产生超黑表面的动物。目前已经在一些鸟类和蝴蝶身上发现了超黑的羽毛和鳞片，它们与色彩明亮的区域形成对比，使颜色显得更加鲜艳。这些动物通过将一层黑色素与微小的管子或盒子之类的光捕获结构结合在一起来产生这种效果。Osborn 说，在资源有限的深海中，超黑鱼似乎进化出了一种更高效的系统。“这是我们所知的唯一一种利用色素本身来控制所有最初未被吸收的光的系统。”这种基于黑素体的超黑结构似乎是深海中的常见策略：Osborn和她的团队在16种亲缘关系较远的鱼类身上发现了同样的特殊色素排列模式。
Osborn说，采用这种高效的设计策略可以改善超黑材料的制造，目前这类材料的结构更接近在超黑的鸟和蝴蝶身上发现的结构。这种敏感光学设备所需要的材料，目前生产起来极其精细，成本也很高。“和建造某种结构来捕获光线相比，把吸收光的色素做成合适的尺寸和形状也能实现同样的吸收效率，而且成本可能会低得多，材料也不会那么脆弱，”她说。
翻译：页一
审校：戚译引
引进来源：史密森尼国家自然历史博物馆
引进链接：https://eurekalert.org/emb_releases/2020-07/s-sdh070920.php
本文来自：环球科学
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