在秘鲁徒步旅行时从最近的丛林定居点乘船八个小时后,生物学家亚伦·波莫兰茨看到了一种无形的微小射流在小径上疾驰。他说:“我在那里拿着一张网试图捕捉东西,但这些东西只是改变了方向,消失了。”

这是他第一次近距离接触有透明翅膀的蝴蝶,这种昆虫生活在中美洲和南美洲的森林里,它们有一种非凡的伪装手段:透明或“玻璃”翅膀,这使得它们在茂密的下层植被中特别难以被发现。

“这就像隐形的力量,”Pomerantz说,他是最近发表在《纽约时报》上的一项研究的主要作者实验生物学杂志这篇文章考察了透明的翅膀是如何形成的。“如果你能穿上隐形斗篷,捕食者就更难找到你了。在海洋环境中有很多透明的物种,但在陆地上就不那么常见了。这就涉及到一个问题,‘怎样才能在陆地上做到透明?’”

亚伦·波莫兰兹笔记上的玻璃翼蝴蝶。
亚伦·波莫兰兹笔记上的玻璃翼蝴蝶。由Aaron Pomerantz提供

通过研究这个物种的翅膀葛丽塔otoPomerantz和他在加州大学伯克利分校、伍兹霍尔海洋生物实验室和加州理工学院的同事们发现了一些因素。蝴蝶微观鳞片的形状和密度的改变通常会创造出彩色的图案。一层微小的蜡状柱子也起到了额外的防眩光涂层的作用。

如果它看起来像是一个独特的改编,它不是。Pomerantz说:“这已经进化了很多次。他指出,有几百种蝴蝶和飞蛾长着玻璃翅膀。虽然他们只占秩序的一小部分鳞翅类在美国,它们构成了陆地上这种罕见的透明度案例的大部分。玻璃蛙是另一个例子,它表现出不同程度的半透明皮肤。

另一方面,海洋中充满了透明的物种,从水母、海绵到甲壳类动物、头足类动物,甚至鱼类。2021年夏天早些时候,在施密特海洋研究所的研究船上,人们在一次探险中两次罕见地看到了一只玻璃章鱼Falkor到遥远的太平洋菲尼克斯群岛附近的深海。事实证明,在海洋中隐形比在陆地上更容易实现,部分原因是水的视觉和物理特性。

这只玻璃章鱼最近在太平洋偏远的菲尼克斯群岛附近被发现。
这只玻璃章鱼最近在太平洋偏远的菲尼克斯群岛附近被发现。Schimdt海洋研究所

“你可以把它想象成一块在水中的玻璃,”海洋生物学家劳拉·巴格说。“那里的环境比在陆地上要平淡得多,而且你不必处理重力问题。所以大多数这些动物都是某种含水的、浮力大的东西,没有脊椎或在陆地上生存所需的密集结构。”

想象一下经典大白鲨场景——从鲨鱼的角度看——游泳者的剪影站在从上面流下来的光的映衬下。在阳光照射的地方,水下捕食者很容易看到不透明的形状,所以透明可以帮助你溜过去。Bagge说,在海洋深处,它仍然有用,因为即使在无光区(很少或没有阳光穿透的深度),许多生物发光动物也会发出自己的光。

Bagge现在是佛罗里达州Torch Technologies的高级生物学家,她在杜克大学的论文研究期间对动物的透明度产生了浓厚的兴趣。她把手伸进一桶海洋生物中,捞出了一个神秘的标本。“它很硬,就像龙虾一样,但它是一种完全透明的动物,”她说。它是一种类似虾的甲壳类动物Cystisoma它可以长到人手那么大。“它们很酷,因为它们有坚硬的外壳,而且充满了肌肉。你怎么能说清楚呢?”

深海甲壳类动物被称为<em>Phronima</em>,比如这只带宝宝的,是彻头彻尾透明的品种之一。
深海甲壳类动物叫Phronima比如这张有婴儿的照片,都是彻头彻尾透明的。劳拉·巴格

Cystisoma她发现,贝壳有凹凸不平的微观结构,类似于玻璃翼蝴蝶翅膀上的结构。这些纳米结构激发了太阳能电池板、眼镜和相机中抗反射涂层的应用。肌肉Cystisoma有其他的适应性使它们透明,Bagge在未来的研究论文中描述了这个主题。

虽然透明很酷,但有时不透明也会有帮助。为了躲避深海捕食者,它们进化出了生物探照灯来照射潜在的猎物,两种头足类动物——章鱼Japetella j.h eathi还有鱿鱼o.b banksii-两全其美。

Bagge说:“大多数时候,它们都是透明的,但如果捕食者向它们照射蓝光,它们就会立即换上一种吸收光线的有色斗篷。”如果它们在那个深度是完全透明的,就像晚上用手电筒照窗户一样。你会反射一些东西,而不是像夜晚的黑天鹅绒一样吸收光线。”