破解軟絲變色之謎 清大論文躍上國際版面

2017-07-27 20:08

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清大系統神經科學研究所教授焦傳金指導學生林雋硯、蔡岳均,解開軟絲以變換體色方式溝通之謎。(圖/方詠騰攝)

清大系統神經科學研究所教授焦傳金指導學生林雋硯、蔡岳均,解開軟絲以變換體色方式溝通之謎。(圖/方詠騰攝)

國立清華大學系統神經科學研究所教授焦傳金領導的研究團隊今(27)日召開記者會,解開軟絲以變換體色方式溝通之謎。軟絲在10秒內可變換7次體色與圖案,研究團隊把軟絲的頭、觸腕、鰭、身體的顏色變深或淺、出現斑點或條紋等圖案,分析歸類為27個單元,快速地變換體色排列組合,傳達「我愛你」或「打贏了」等生物訊息。

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這篇「分析軟絲生殖行為中動態體色變化發現視覺語言的溝通方式」論文,解開臺灣萊氏擬烏賊(軟絲)變換體色來傳達訊息,不僅登上生科領域頂尖期刊「生態與演化尖端研究」(Frontier in Ecology and Evolution),還獲科學日報(Science Daily)及Eurek Alert等國際科學新聞網站報導。

軟絲變換體色,比變色龍還快

焦傳金指出,變色龍等動物靠內分泌來變換體色,其變色速度遠比不上用神經系統來控制體表色素細胞的頭足類生物,軟絲、烏賊、魷魚等甚至一秒鐘即可變換體色及體表圖案好幾次,是生物界真正一等一的「變色王」。在記者會上播放的影片也可看到,軟絲在10秒內即變換7次體色與圖案,「講話」速度相當快。

焦傳金指導學生林雋硯、蔡岳均,親自下海觀察並拍攝軟絲影片,發現軟絲在共游、戒護、競爭、平行交配與翻轉交配時,會出現特定、快速的體色組合單元,經過數值分析,可分析歸納為27個體色單元,各式的排列組合表示不同的意義。

清大分子醫學研究所博士生林雋硯表示,軟絲平常沒事時,體色比較淺、變化不大,但情緒特別強烈、「有話要說」,如雄性打架、雌性拒絕交配時,就會出現較多的體色單元。像是雄性軟絲打架時,鰭的邊緣都會先出現深色黑點,且頭、腕、體胴有時也出現破碎斑紋,最後的贏家體色會比輸家明顯來得深。

林雋硯也成功解讀軟絲如何透過變換體色來示愛,雄性從後方靠近雌性時,頭與觸腕會先轉為深色、體胴中央出現縱紋、鰭緣則有深色帶狀產生,此時若雌性的體色不變表示接受,即開始交配,在交配的那一瞬間,雄性的鰭上會顯現兩個深色的眼點,交配完畢後則消失。

清華系統神經研究所碩士生蔡岳均則運用大數據分析的專長,找出適合的程式及演算方式,破解軟絲傳達的視覺訊息,這也顯示清華這幾年大力推動的跨領域學習真的很重要。

焦傳金指導學生進行的大王魷研究,上周也登上紐約時報科學版。這篇報導主要引述焦傳金研究團隊投稿論文,發現大王魷雖以巨如籃球的大眼著稱,但牠大腦的視葉卻不成比例地小,與大眼不相稱,稱得上「眼大腦小」。學者推測,這可能是因深海大王魷比較不需要變換體色、擬態等依賴視覺導向的行為,與身處淺海的軟絲、烏賊不同。

台灣漁民去年1月在宜蘭外海意外捕獲大王魷,讓科學家首次有機會可以檢驗大王魷完整的大腦視葉。(圖/國立清華大學提供)
台灣漁民去年1月在宜蘭外海意外捕獲大王魷,讓科學家首次有機會可以檢驗大王魷完整的大腦視葉。(圖/國立清華大學提供)

台灣漁民去年1月在宜蘭外海捕撈烏魚時意外地抓到大王魷,這使得科學家首次有機會可以檢驗大王魷完整的大腦視葉。世界紀錄最大的大王魷魚長達13公尺,眼晴巨如籃球。台灣漁民抓到的這隻雖屬成年雄性,但體型較小,含觸腕共4公尺,其中體胴約89公分,眼晴則有8公分,比棒球還大一點,研究卻顯示,牠的視葉卻與大眼不相稱。

焦傳金去年在大王魷被漁民捕獲後接到電話通知,立即與學生趕往現場,將大王魷送到中興大學解剖、量測,以高解析度的核磁共振影像掃描儀來解析大王魷的視葉,才得以完成這項研究。如今這條大王魷樣本已送往國立自然科學博物館永久保存。

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