鹦鹉为何五颜六色

被称为dusky lories的红色或黄色鹦鹉，帮助研究人员了解了鹦鹉的色素沉着。

鹦鹉是地球上色彩最丰富的动物之一，但几十年来，科学家一直无法解释它们的羽毛为何如此绚丽。11月1日，科学家在《科学》发表的一项研究揭示了鸟类身上明亮的红色、黄色和绿色背后独特的生物学机制。对鸟类羽毛发育的详细分析表明，一种鹦鹉特有色素分子的简单化学修饰，可能起到了重要作用。

“这是一篇具有里程碑意义的论文。”西班牙多尼亚纳生物站的进化生物学家Juan Negro说，“我们喜欢鸟类身上的各种颜色，但对这种多样性的起源知之甚少。”

鸟类的一些颜色，如蓝色，来自光与羽毛表面纳米特征的相互作用，但大多数其他颜色来自色素，如类胡萝卜素。然而，这些色素很少由鸟类制造，大多数源于食物。例如，火烈鸟因食用虾而呈现出独特的粉红色。

鹦鹉则不同。在进化早期，它们发展出一种方法，利用发育中的羽毛的一种酶产生一种色素，并以某种方式调整后者产生红色和黄色。当带有黄色色素的羽毛与产生蓝色的纳米结构结合时，就会生成绿色。

“这是进化创新的一个特例。”葡萄牙波尔图大学的进化生物学家、论文作者Roberto Arbore说，制造和修改羽毛颜色的能力使鹦鹉能够更好地控制吸引配偶和与同伴交流的信号。

然而，鹦鹉色素究竟如何起作用还不清楚。例如，为什么有些色素会使羽毛变成红色，有些则使羽毛变成黄色？

当捷克查理大学的进化生物学家Jindrich Brejcha和同事仔细研究鹦鹉色素的化学成分时，转折点出现了。科学家已知这些色素由不同长度的碳原子链组成，但他们发现，这条链的末端决定了鹦鹉色素产生的颜色。例如，当链末端是醛时，羽毛会变红。醛是一种化学基团，由一个氧原子、一个氢原子和一个碳原子构成。然而，如果羧基取代了醛，羽毛就会变黄。

通过研究一种被称为暗色吸蜜鹦鹉的黄色和红色鹦鹉，研究小组还发现了这种鸟及其亲属的一种核心着色基因。它编码一种酶，通过将醛转化为羧基，使默认的红色色素变黄。基因产生的酶越多，羽毛就越黄。

新西兰奥塔哥大学的化学家Keith Gordon说，这项研究表明“大自然经常使用优雅简单的反应实现重大变化”。他怀疑其他鸟类的红色和黄色可能也是基于相对简单的遗传机制，即使它们没有这些鹦鹉色素。

美国普林斯顿大学的进化生物学家Mary Caswell Stoddard说，这种简单变化或能解释为什么在整个鹦鹉的生命树上，新进化的物种总是在黄、绿和红色之间切换。这是“一种非常有效和通用的色彩制作模式”。

然而，美国耶鲁大学的鸟类颜色专家Richard Prum指出，鹦鹉色素是在参与羽毛形成的细胞中产生的，但究竟是哪些细胞以及在哪个发育阶段形成的颜色还不清楚，也不清楚这些颜色最初从何进化而来，“这很复杂”。

（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adp7710