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为什么没有绿色的哺乳动物?


[来源:《视野》] [作者:大象公会] [日期:19-06-27] [热度:]

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为什么没有绿色的哺乳动物?

大象公会

《视野》

我们身边有很多哺乳动物,比如“喵星人”、“汪星人”。可是留神观察一下不难发现,没有绿色的哺乳动物。而事实上不光绿色,除了鲜血的红色和毛发的金黄色,哺乳动物缺乏所有鲜艳的颜色——相比其他脊椎动物,这的确有些例外。

脊椎动物界可以说是色彩斑斓,有各种颜色的动物。例如,花斑连鳍,俗称七彩麒麟,它是广受欢迎的海水水族箱观赏鱼;红犁足蛙,俗称马达加斯加彩虹蟾蜍,因为太鲜艳而陷入宠物贸易的深渊,已经濒临灭绝;豹变色龙俗称七彩变色龙,通常是绿色,但在繁殖期间会变成鲜艳的彩虹色;七彩文雀俗称胡锦鸟,是优派显示器的商标图案,因为宠物贸易已在野外濒危;印度巨松鼠身上红紫相间,在哺乳动物的色彩上已经堪称极致。

为什么没有绿色的哺乳动物?对于这个问题的回答包括两个方面,一方面与生理结构有关,另一方面与适应性有关。

首先我们要大致明白动物的鲜艳颜色来自哪里。通常来说,动物身上鲜艳的暖色调几乎都来自类胡萝卜素和蝶酸等色素,它们能吸收较短波长的可见光,表现出红橙黄色。尤其是类胡萝卜素,它们原本是植物在光合作用中的辅助色素,动物本身缺乏合成它们的能力,但可以通过食物链大量富集。所以,如果用缺乏类胡萝卜素的饲料喂养动物,它们就会褪色。

詹姆斯火烈鸟是动物通过食物链富集类胡萝卜素最经典的例子:甲壳动物滤食藻类,将类胡萝卜素转化为虾青素;火烈鸟又滤食甲壳动物,虾青素从结合蛋白中分离出来,富集在羽毛中,显出鲜艳的红色。蓝紫色则通常不是色素,而来自各种各样的光学结构,典型的比如鸟类羽毛上细小结构产生的衍射光栅,或者某些细胞里嘌呤结晶产生的光子晶体。

白腹紫椋鸟的羽毛能衍射出强烈的蓝紫色,并与少许类胡萝卜素混合成非常艳丽的紫色。鱼类鲜艳的蓝色与它们表皮细胞内的鸟嘌呤晶体有关,这种蓝色常有金属光泽。而绿色有些特殊,仅就脊椎动物来说,它们通常会综合两种显色方案,在体表用色素显出黄色,再用光学结构显出蓝色,二者叠加,就成了绿色——比如青蛙就是这样。

华莱士飞蛙是一种运动能力非常强的青蛙,几乎终生不落地,而且能在树冠中滑翔。但它们和所有绿色青蛙一样,都有三层色素细胞,即下层是黑色素细胞,中间是黄色素细胞,最上层是富含鸟嘌呤晶体的虹彩细胞,通过反射和干涉产生明亮的蓝色,三种颜色最终混合成有深浅变化的绿色。

在哺乳动物身上,产生绿色最大的难度在光学色的部分上:相比鳞片、羽毛,或者裸露的表皮细胞,哺乳动物的角蛋白毛发虽然非常适合保温,但也缺乏精细的微观结构,表面只有一层粗糙的毛鳞片,很难让可见光发生规律的干涉和衍射,这让它们失去了制造蓝色和紫色的能力。

但仍有极少数脊椎动物能合成绿色素积累在体表,比如焦鹃科的鸟类,但哺乳动物同样没有开发出类似的代谢途径,甚至不像其他脊椎动物那样通过食物链富集类胡萝卜素,连唾手可得的红橙色也放弃了——这就涉及到了适应性的问题。

天蓝丛蛙是一种箭毒蛙,它们失去了黄色素细胞,露出了鲜艳的蓝色,用来警示鸟类和爬行类捕食者:我有毒。可哺乳动物有所不同。在中生代,我们的共同的祖先经历了一段穴居和夜行的日子,而感受颜色的视锥细胞需要很多光子才能激活,所以控制色觉的基因在黑暗中不再受到强烈的自然选择压力,无法剔除有害的突变。到新生代早期,我们的视锥细胞已经只剩下绿和蓝两种,根本看不见鲜艳的红橙色,缤纷世界在我们眼中只有深浅不同的黄色和蓝色。因此,哺乳动物不需要为了吸引异性制造鲜艳的婚姻色,甚至不需要鲜艳的警戒色和绿色的伪装色,因为哺乳动物的天敌通常也是哺乳动物,猎物也通常是哺乳动物,只需要棕黄色就能蒙混过关——比如老虎黄黑相间的条纹,在鹿的眼里就和大森林一个样,所以鹿通常都很难发现附近的老虎。

当然,这个规律也有例外,比如灵长动物是一个完全树栖,并以嫩叶和果实为生的热带哺乳动物类群,识别不同状态的植物非常重要,所以旧大陆的灵长动物,以及新大陆的雌性灵长动物,就分别通过基因重复和等位基因多态获得了红色视觉,建立了三原色——我们既然能看见红色和绿色,就能进化出一些红色和绿色信息。

然而这段进化历史还不够长,尚未出现给毛发染上绿色的门道,只出现了很多裸露青绿色皮肤,这主要通过血液的瑞利散射和丁达尔效应,叠加一小部分黑色素构成,原理类似人的青筋,典型的比如山魈的脸。山魈是世界上最大的猴,因为出现在《狮子王》里而著名,它们的雄性头领会在鼻翼附近长出鲜艳的红色、蓝色、青绿色皮肤。另一个典型是非洲的绿猴,它们的雄性有绿色的阴囊和红色的阴茎,它们喜欢时常摆弄,炫耀给雌性。

最后,平心而论,人类从来没有跳出进化的掌握,如果树懒因为身上长满绿藻也算作绿色的哺乳动物,那么因为文化而变得缤纷的人类当然要在“最鲜艳的动物”里占有一席之地。毫无疑问,人类的婚姻色是动物界最鲜艳的——即便我们比鸽子少看到一两种颜色。


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