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变色龙变色的原理是皮肤表层内的色素细胞。

变色龙皮肤有三层色素细胞，色素细胞在神经的调控下会使色素在各层之间交融变换，实现变色龙身体颜色的多种变化，并且变色龙有两层特殊的皮肤细胞，能通过改变结构与反射光线的方式进行变色，当处于不同的环境条件下，变色龙的感觉会使它皮肤细胞中的结构改变，不同的皮肤结构会反射不同颜色的光，所以变色龙就会呈现不同的体色。

而且《美国国家地理杂志》撰文也指出，变色龙变换体色不仅仅是为了伪装，体色变换的另一个重要作用是能够实现变色龙之间的信息传递，便于和同伴沟通，这相当于人类语言一样，进而表达出变色龙的意图。

另外，动物专家拉克斯沃斯发现变色龙之间的信息传递和表达是通过变换体色来完成的，它们经常在捍卫自己领地和拒绝求偶者时，表现出不同的体色。他发现，变色龙为了显示自己对领地的统治权，雄性变色龙对向侵犯领地的同类示威，体色也相应地呈现出明亮色；当遇到自己不中意的求偶者时，雌性变色龙会表示拒绝，随之体色会变得暗淡，且显现出闪动的红色斑点；此外，当变色龙意欲挑起争端、发动攻击时，体色会变得很暗。