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為什么沒有綠色的哺乳動物

2022-04-20 03:29大象公會
思維與智慧 2022年12期
關(guān)鍵詞:哺乳動物胡蘿卜素色素

◎ 大象公會

我們身邊有很多哺乳動物,可是留神觀察一下不難發(fā)現(xiàn),沒有綠色的哺乳動物。而事實上不光綠色,除了鮮血的紅色和毛發(fā)的金黃色,哺乳動物缺乏所有鮮艷的顏色——相比其他脊椎動物,這的確有些例外。

脊椎動物界可以說是色彩斑斕,有各種顏色的動物。例如,花斑連鰭,俗稱七彩麒麟;紅犁足蛙,俗稱馬達加斯加彩虹蟾蜍;豹變色龍俗稱七彩變色龍,通常是綠色,但在繁殖期間會變成鮮艷的彩虹色;印度巨松鼠身上紅紫相間,在哺乳動物的色彩上已經(jīng)堪稱極致。

為什么沒有綠色的哺乳動物,對于這個問題的回答包括兩個方面,一方面與生理結(jié)構(gòu)有關(guān),另一方面與適應(yīng)性有關(guān)。

首先我們要大致明白動物的鮮艷顏色來自哪里。通常來說,動物身上鮮艷的暖色調(diào)幾乎都來自類胡蘿卜素和蝶酸等色素,它們能吸收較短波長的可見光,表現(xiàn)出紅橙黃色。尤其是類胡蘿卜素,它們原本是植物在光合作用中的輔助色素,動物本身缺乏合成它們的能力,但可以通過食物鏈大量富集。所以,如果用缺乏類胡蘿卜素的飼料喂養(yǎng)動物,它們就會褪色。

藍紫色則通常不來自色素,而來自各種各樣的光學(xué)結(jié)構(gòu),典型的比如鳥類羽毛上細小結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的衍射光柵,或者某些細胞里嘌呤結(jié)晶產(chǎn)生的光子晶體。

白腹紫椋鳥的羽毛能衍射出強烈的藍紫色,并與少許類胡蘿卜素混合成非常艷麗的紫色。魚類鮮艷的藍色與它們表皮細胞內(nèi)的鳥嘌呤晶體有關(guān),這種藍色常有金屬光澤。而綠色有些特殊,僅就脊椎動物來說,它們通常會綜合兩種顯色方案,在體表用色素顯出黃色,再用光學(xué)結(jié)構(gòu)顯出藍色,二者疊加,就成了綠色——比如青蛙就是這樣。

華萊士飛蛙和所有綠色青蛙一樣,都有3層色素細胞,即下層是黑色素細胞、中間是黃色素細胞,最上層是富含鳥嘌呤晶體的虹彩細胞,通過反射和干涉產(chǎn)生明亮的藍色,3種顏色最終混合成有深淺變化的綠色。

在哺乳動物身上,產(chǎn)生綠色最大的難度在光學(xué)色的部分上:相比鱗片、羽毛,或者裸露的表皮細胞,哺乳動物的角蛋白毛發(fā)雖然非常適合保溫,但也缺乏精細的微觀結(jié)構(gòu),表面只有一層粗糙的毛鱗片,很難讓可見光發(fā)生規(guī)律的干涉和衍射,這讓我們失去了制造藍色和紫色的能力。

但仍有極少數(shù)脊椎動物能合成綠色素積累在體表,但哺乳動物同樣沒有開發(fā)出類似的代謝途徑,甚至不像其他脊椎動物那樣通過食物鏈富集類胡蘿卜素,連唾手可得的紅橙色也放棄了——這就涉及了適應(yīng)性的問題。

哺乳動物,在中生代,我們的共同的祖先經(jīng)歷了一段穴居和夜行的日子,而感受顏色的視錐細胞需要很多光子才能激活,所以控制色覺的基因在黑暗中不再受到強烈的自然選擇壓力,無法剔除有害的突變。到新生代早期,我們的視錐細胞已經(jīng)只剩下綠和藍兩種,根本看不見鮮艷的紅橙色。繽紛世界在我們眼中只有深淺不同的黃色和藍色。因此,哺乳動物不需要為了吸引異性制造鮮艷的婚姻色,甚至不需要鮮艷的警戒色和綠色的偽裝色,因為哺乳動物的天敵通常也是哺乳動物,獵物也通常是哺乳動物,只需要棕黃色就能蒙混過關(guān)——比如老虎黃黑相間的條紋,在鹿的眼里就和大森林一個樣,所以鹿通常都很難發(fā)現(xiàn)附近的老虎。

當(dāng)然,這個規(guī)律也有例外,比如靈長動物識別不同狀態(tài)的植物非常重要,所以舊大陸的靈長動物,以及新大陸的雌性靈長動物,就分別通過基因重復(fù)和等位基因多態(tài)獲得了紅色視覺,建立了三原色——我們既然能看見紅色和綠色,就能進化出一些紅色和綠色信息。

然而這段進化歷史還不夠長,尚未出現(xiàn)給毛發(fā)染上綠色的門道,只出現(xiàn)了很多裸露的青綠色皮膚,這主要通過血液的瑞利散射和丁達爾效應(yīng),疊加一小部分黑色素構(gòu)成,原理類似人的青筋,典型的比如山魈的臉。山魈的雄性頭領(lǐng)會在鼻翼附近長出鮮艷的紅色、藍色、青綠色皮膚。

最后,平心而論,人類從來沒有跳出進化的掌握,因為文化而變得繽紛的人類當(dāng)然要在“最鮮艷的動物”里占有一席之地。

(王世全摘自《一本有趣又有料的科學(xué)書》 圖/槿喑)

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