作者:索尼娅·费尔南德斯，加州大学圣巴巴拉分校 信用:CC0公共领域 鱿鱼长期以来一直是人类着迷的来源，提供了传奇、迷信和神话的素材
这也就不足为奇了——他们古怪的外表和奇怪的智慧，他们对开阔海洋的掌控，能够激发那些看到他们的人的敬畏
撇开传说不谈，鱿鱼今天仍然吸引着人们——比如加州大学圣巴巴拉分校的丹尼尔·莫尔斯教授——原因大致相同，尽管更科学
鱿鱼经过数亿年的进化，在广阔无垠、通常毫无特色的开阔水域中捕食、交流、躲避捕食者和交配，已经长出了动物界中一些最复杂的皮肤
生物化学和分子遗传学荣誉退休教授莫尔斯说:“几个世纪以来，人们一直对鱿鱼改变皮肤颜色和图案的能力感到惊讶——它们做得很漂亮——用于伪装和水下交流，向彼此和其他物种发出远离的信号，或者作为交配和其他类型信号的吸引力。”
像它们的头足类近亲章鱼和乌贼一样，鱿鱼有被称为色素细胞的特殊的充满色素的细胞，这些细胞在暴露在光线下时会膨胀，产生各种深浅不同的色素颜色
然而，莫尔斯特别感兴趣的是鱿鱼闪烁的能力，它们能反射不同的颜色，并在皮肤上发出亮光
这种效果被认为是模仿了上层海洋斑驳的光线——这是另一幅荒凉海景中的唯一特征
通过了解鱿鱼是如何在最朴素的背景中淡入淡出，或者脱颖而出的，就有可能为各种应用制造出具有相同调光特性的材料
在过去的十年里，莫尔斯一直致力于揭开乌贼皮的秘密，在陆军研究室的支持下，在《应用物理快报》杂志上发表的研究成果的帮助下，他和合著者埃丝特·分类单元更加接近于揭开乌贼皮背后的复杂机制
优雅的机制 莫尔斯说:“我们发现，鱿鱼不仅能调节反射光的颜色，还能调节其亮度。”
他说，迄今为止的研究已经证实，某些被称为反射蛋白的蛋白质是彩虹色的原因，但是鱿鱼调节反射光亮度的能力仍然是一个谜
莫尔斯先前的研究已经揭示了在乳白色近海鱿鱼(多伊尔特乌蒂斯乳白色鱿鱼)皮肤中的虹膜细胞——光反射细胞——能够呈现几乎所有彩虹颜色的结构和机制
它发生在细胞膜上，在那里它折叠成称为薄片的纳米级手风琴状结构，形成微小的、亚波长宽的外部凹槽
“那些微小的凹槽结构就像我们在光盘刻面上看到的一样，”莫尔斯说
反射的颜色取决于凹槽的宽度，对应于特定的光波长(颜色)
在鱿鱼的虹膜细胞中，这些薄片有一个额外的特征，即能够通过一个非常精细调节的“渗透马达”的作用来改变形状，扩大和缩小这些凹槽，该马达由在薄片内聚集或扩散的反射蛋白驱动
据研究人员称，虽然含有反射蛋白的材料系统能够模拟鱿鱼能够产生的彩虹色变化，但复制增强这些反射亮度的能力的尝试总是功亏一篑。研究人员推断，一定有什么东西与鱿鱼皮肤中的反射蛋白结合，放大了它们的效果
那东西原来是包裹反射素的薄膜——薄片，同样的结构负责把光分成不同颜色的凹槽
莫尔斯说:“进化不仅在颜色调节上，而且在使用相同的材料、相同的蛋白质和相同的机制来调节亮度上，都得到了完美的优化。”
光速思维 这一切都始于一个信号，一个来自鱿鱼大脑的神经元脉冲
“反射蛋白通常带非常强的正电荷，”莫尔斯谈到彩虹色的蛋白质时说，当没有被激活时，它看起来像一串珠子
它们相同的电荷意味着它们相互排斥
但是当神经信号导致反射蛋白结合带负电荷的磷酸基团中和正电荷时，这种情况就会改变
如果没有这种排斥作用，蛋白质就会保持无序状态，相互折叠和吸引，在薄片中聚集成更少、更大的聚集体
这些聚集体在薄片上施加渗透压，这是一种半透膜，在将水释放到细胞外之前，它只能承受聚集的反射素产生的这么大的压力
莫尔斯解释说:“水从手风琴状的结构中挤了出来，手风琴折叠起来，褶皱之间的间隔厚度减小了，这就像把光盘的凹槽拉近了一样。”
“所以被反射的光可以逐渐从红色变成绿色，再变成蓝色
" 与此同时，膜的塌陷使反射集中，导致它们的折射率增加，从而放大亮度
渗透压是驱动这些光学特性调节的马达，它以高度校准的关系将薄片与反射蛋白紧密耦合，从而优化输出(颜色和亮度)与输入(神经信号)
莫尔斯说，抹去神经信号，物理学就会逆转
“这是一种非常聪明的、间接的改变颜色和亮度的方法，通过控制所谓的依数属性的物理行为——渗透压，这种东西不是很明显，但它揭示了进化过程的复杂性，几千年的突变和自然选择共同磨练和优化了这些过程
" 可调亮度薄膜 膜的存在可能是发展具有乳白色近海鱿鱼光学调谐能力的生物感应薄膜的重要环节
美国陆军研究办公室的项目经理斯蒂芬妮·麦克欣尼说:“这一发现表明，薄膜在调节反射亮度方面起着关键作用，这对于设计未来具有可调光学特性的建筑材料和涂层具有有趣的意义，这些材料和涂层可以保护士兵及其设备。”
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陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室
根据研究人员的说法，“这种渗透放大器反射蛋白的进化磨砺的有效耦合，非常类似于在精心设计的电子、磁、机械和声学系统中激活器-换能器-放大器网络的阻抗匹配耦合
“在这种情况下，激活剂将是神经元信号，而反射素作为传感器，渗透控制膜作为放大器
“没有反射膜，这些人造薄膜的亮度就不会改变，”莫尔斯说，他正与工程同事合作，研究一种更像鱿鱼皮的薄膜的可能性
“如果我们想捕捉生物的力量，我们必须包括某种膜状外壳，以允许亮度的可逆调节
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