鳥類是區(qū)區(qū)動(dòng)物界色彩最鮮艷的生物之一，它們喜歡用各種鮮艷的個(gè)原顏色來(lái)裝飾自己羽毛，以及自己的變鳥喙。

關(guān)于鳥類如何獲得這些顏色，區(qū)區(qū)這點(diǎn)與其它生物一樣，個(gè)原最常見的變鳥方法是色素，鳥類是區(qū)區(qū)利用色素的天才，它們要么在食物中提取，個(gè)原要么自己制造。變鳥

當(dāng)然，區(qū)區(qū)還有其它的個(gè)原方法，其中包括通過(guò)改變自己羽毛結(jié)構(gòu)來(lái)制造顏色，變鳥這個(gè)被稱為結(jié)構(gòu)色，區(qū)區(qū)鳥類也是個(gè)原這方面的天才。

△ 這種極樂(lè)鳥的變鳥黑色就是一種結(jié)構(gòu)色

在色素方面，幾乎所有長(zhǎng)著鮮紅色、橙色和黃色羽毛或喙的鳥類都使用一組被稱為類胡蘿卜素的色素來(lái)產(chǎn)生顏色。

不過(guò)，鳥類自身無(wú)法直接制造類胡蘿卜素，它們必須從它們吃的植物中獲取這些色素。

鸚鵡是這一規(guī)則的例外，它們進(jìn)化出了一種全新的方法來(lái)制造獨(dú)特的色素，被稱為鸚鵡黃素。

了解這些色素并不是一件困難的事情，科學(xué)家們?cè)缇鸵呀?jīng)知道這些不同的色素，但是鳥類如何利用這些色素改變顏色背后的生化和遺傳基礎(chǔ)尚不清楚。

最近的兩項(xiàng)獨(dú)立研究為了解這一謎團(tuán)提供了重要見解，其中一項(xiàng)研究發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上——由丹尼爾·胡珀領(lǐng)導(dǎo)，另一項(xiàng)研究由葡萄牙生物學(xué)家羅伯托·阿博雷領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)表在《科學(xué)》上。

這兩項(xiàng)新研究涉及大量國(guó)際研究人員，他們利用基因測(cè)序的最新進(jìn)展來(lái)檢查基因組（動(dòng)物的完整 DNA 組）的哪些區(qū)域決定了鸚鵡和雀類自然的從黃色到紅色的顏色變化。

有趣的是，盡管這兩組鳥類使用不同類型的色素來(lái)呈現(xiàn)多彩的色彩（鸚鵡使用自身的鸚鵡黃素，雀類使用獲取的類胡蘿卜素），但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們的進(jìn)化方式卻相似。

鸚鵡的單一酶

發(fā)表在《科學(xué)》上的文章，研究對(duì)象是琥珀鸚鵡（Pseudeos fuscata），這是一種原產(chǎn)于新幾內(nèi)亞的鸚鵡，它們的羽毛呈黃色、橙色或紅色。

研究發(fā)現(xiàn)，黃色和紅色羽毛顏色的變化與一種名為 ALDH3A2的酶有關(guān)，這種酶將紅色的鸚鵡黃素轉(zhuǎn)化為黃色。

方法是：當(dāng)正在發(fā)育的羽毛含有大量這種酶時(shí)，它們會(huì)變成黃色；當(dāng)羽毛中的酶較少時(shí)，它們則會(huì)變成紅色。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這個(gè)酶也能解釋許多其他種類的鸚鵡的顏色變化，這些不同鸚鵡已經(jīng)獨(dú)立進(jìn)化出了從黃色到紅色的顏色變化。

雀類的兩個(gè)特殊基因

發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》的文章，其研究對(duì)象則是長(zhǎng)尾草雀（Poephila acuticauda），這是一種原產(chǎn)于澳大利亞北部的鳴禽。

該鳥有兩個(gè)雜交亞種，其喙色不同，一個(gè)亞種是黃喙，另一個(gè)則是紅喙。

鳥類從食物中攝取的大多數(shù)類胡蘿卜素色素都是黃色或橙色，因此鳥類的身體在食用這些色素后必須以某種方式改變其化學(xué)性質(zhì)，才能產(chǎn)生紅色。

這項(xiàng)研究調(diào)查了野生長(zhǎng)尾草雀在整個(gè)分布范圍內(nèi)這一特征的變異，以及被測(cè)鳥類基因組的變異。

結(jié)果表明，它們喙的顏色主要與兩個(gè)基因有關(guān)——CYP2J19和TTC39B。

這兩個(gè)基因共同推動(dòng)食物中的黃色類胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為紅色類胡蘿卜素。

長(zhǎng)尾草雀研究的圖解摘要，圖片來(lái)源：Daniel Hooper等人

不過(guò)，長(zhǎng)尾草雀的黃色似乎是由基因突變引起的，這種基因在喙上關(guān)閉，而在身體其他部位，如眼睛則保持這些基因。

通過(guò)將這些顏色基因的DNA代碼與其他雀類的DNA代碼進(jìn)行比較，研究人員還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代長(zhǎng)尾草雀的祖先有紅色的喙，但現(xiàn)在突變的黃色喙正逐漸變得更加普遍。

鳥類改變顏色比想象簡(jiǎn)單

這兩項(xiàng)研究共同展示了鳥類顏色背后的生化和遺傳基礎(chǔ)！

在鸚鵡和雀類中，導(dǎo)致黃色變紅的突變并沒有改變相關(guān)酶的功能，相反，它們影響了這些酶活躍的位置和時(shí)間。

這就像在現(xiàn)有的燈開關(guān)上安裝調(diào)光器來(lái)改變房間的照明，而不是拆除整個(gè)燈具。

科學(xué)家還表明，在鸚鵡和雀類的野生種群中，僅僅幾個(gè)基因的突變就能極大地改變色素的化學(xué)結(jié)構(gòu)——足以造成紅色和黃色的差異。

另外，關(guān)鍵基因通過(guò)酶的作用改變色素分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而酶只需向色素中添加一個(gè)氧原子即可。鸚鵡的鸚鵡黃素從鮮紅色變?yōu)轷r黃色，而雀類的類胡蘿卜素則相反，從鮮黃色變?yōu)轷r紅色。

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大自然的奇跡

自達(dá)爾文使用鳥類顏色闡述自然選擇進(jìn)化論以來(lái)，鳥類顏色的進(jìn)化就一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

這兩項(xiàng)新研究向我們展示了幾個(gè)基因和單個(gè)氧原子的添加如何改變鳥類顏色，創(chuàng)造出一種看起來(lái)完全不同顏色的新形態(tài)。

而這種新形態(tài)可能會(huì)在進(jìn)化意義上改變動(dòng)物，因?yàn)榛蛟S它們會(huì)對(duì)某些特定潛在伴侶更有吸引力，并完全排除掉另外一些潛在的伴侶，而這極有可能導(dǎo)致一個(gè)新物種的起源。

如果您仔細(xì)觀察周圍的鳥類，您就會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們周圍看到的近親鳥類物種之間，最明顯的區(qū)別就是它們的顏色。

有時(shí)候大自然就是如此奇妙，只因一個(gè)氧原子的改變就能創(chuàng)造出新物種。

文獻(xiàn)：

[1].https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.10.019

[2].https://doi.org/10.1126/science.adp7710