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科学网说好的伪装色,为什么老虎却长成了亮眼

时间:2019-07-16 06:30来源:澳门金沙充值 作者:澳门金沙充值 点击:
SME科技故事出品 微信ID:SMELab 谈到白化老虎,人类总会不自觉地投以同情之心。 因为醒目的白色,很容易就暴露了

  

  SME科技故事出品

  微信ID:SMELab

  

  谈到白化老虎,人类总会不自觉地投以同情之心。

  因为醒目的白色,很容易就暴露了它们在位置。

  即便作为顶级捕猎者,老虎很少受到其他动物的攻击,但雪白的毛色依然让它们寸步难行。

  还未等白化老虎靠近猎物,猎物们早就觉察这团“雪球”,逃之夭夭了。

  所以说,白化老虎的野外生存能力是很低的。

  

  孟加拉白虎其实算不上严格的“白化”,因为其皮肤还带有淡黑色的条纹

  但当我们在谈论老虎的伪装色时,其实还存在着另一个问题。

  难道全身金黄色的普通老虎,在绿色的丛林中就不会显眼了吗?

  如果想要真正与丛林融为一体,老虎就该演化成黄绿色才对呀!

  然而我们却从未见过原谅色的老虎。

  又或者说,我们没有见过任何皮毛是绿色的哺乳动物。

  

  当然,老虎为什么不是绿色的,直接原因在于哺乳动物的皮毛只有两种色素:真黑素(eumelanin,颜色为黑)和褐黑素(Pheomelanin,颜色为棕红)。

  这两种色素的含量以及比例不同,都会使毛发呈现不同颜色。

  因为没有绿色素,哺乳动物皮毛自然不可能长成绿色。(树懒是个例外,它们体表带绿是因为各种藻类)

  这是我们的生理结构决定的,基本已成定局,无法改变。

  

  但是,老虎选择金黄色的皮毛,也有其演化的适应性。

  因为老虎的目标猎物,如鹿、马、羊等基本上都是“红色色盲”。

  

  人与人之间的感觉都不一定是共通的,更何况是跨越物种。

  亮眼的金黄色,不过是人类眼中的老虎配色罢了。

  对于草原上的食草动物来说,它们还真的不易分清老虎毛色与周围环境的颜色。

  尽管毛皮是金黄色的,但老虎依然能闷声发大财,自然没必要将绿色往头上套了。

  

  模拟人眼中的老虎,和鹿眼中的老虎

  不但鹿、马、羊等是色盲,其实绝大多数的哺乳动物都是看不见鲜艳的红橙色的

  五光十色的世界,在它们眼里只有深浅不同的蓝色和绿色。

  反而不色盲的人类,才是哺乳动物中的叛徒。

  要了解这个问题,首先需要了解我们视网膜上的两类感光细胞:视杆细胞视锥细胞

  

  视杆细胞与暗视觉有关,它能使我们在昏暗的光线中也能视物,但没有辨色功能。

  视锥细胞则刚好相反,对光线没那么敏感,但它却能帮助我们区分颜色

  颜色,是光被视锥细胞接受后产生的感觉。

  我们都知道光是一种电磁波,而视锥细胞中的视蛋白则能通过探测不同的光线峰值,感知颜色。

  

  人类视锥细胞感光示意图,不同波长对应着不同颜色

  按照吸收光谱范围的不同,视锥蛋白可以进一步分为长波敏感视蛋白(红)、中波敏感视蛋白(绿)和短波敏感视蛋白(蓝)。

  如果进入人眼的是波长较长的650nm的光,那么大脑就会产生红色的视觉。

  当然,这只是针对单一光谱的分析,而现实生活中更多的是复合光。

  所以我们的视觉系统就会综合这三类视蛋白接收的信号和比例,最后形成对复杂光谱的感知。

  正常人一般都有感受三种波长的视锥蛋白,所以也被称为“三色视觉”

  

  但绝大多数哺乳类动物,却缺少了感受长波的视锥蛋白。

  于是乎,它们就只能看到蓝绿两种色光,无法分辨红色。

  相对于人类的三色视觉来说,这也被称为双色视觉

  在一定程度上来说,这种双色视觉动物眼里的世界,与人类红绿色盲是一样的。

  

  如果让人类红绿色盲,从一片绿色的丛林中找出橙红色老虎,其实与其他食草动物一样困难

  那么为什么人类相对于其他哺乳动物,能进化出“三色视觉”?

  这个问题,还需要追溯到约2.25亿至6500万年前的中生代。

  当时,地球上的霸主仍是像恐龙这样的爬行动物。

  与此同时,最早期的哺乳动物,也是在这个时间节点登上演化舞台的。

  而在这之前,地球上的大部分脊椎动物,都是拥有四种视锥细胞的

  也就是说,它们眼中的世界远比我们现在看到的要更艳丽多彩。

  

  恐龙的色觉就比人类好

  但在中生代时期,我们的祖先哺乳类动物却丢弃了两种视锥细胞。

  主要原因在于,那个时期的哺乳动物只能活在爬行动物支配的恐惧下。

  恐龙这类体型庞大的爬行动物,是坐稳了地球统治者的地位。

  而体型瘦小的哺乳动物,基本上是竞争不过爬行动物的,只能在夹缝中生存。

  但作为真正的机会主义者,哺乳动物还是能找到了属于自己的一片天地。

  

  恐龙时代的一种小型哺乳动物剑齿鼠,白天在深洞中睡觉,晚上才四处活动

  因为爬行动物属于冷血动物,在温度较低的夜间,它们的行动能力是相对较迟缓的。

  而利用恐龙的这一弱点,咱们的祖先哺乳动物则选择了黑夜。

  所以说,最早期的哺乳动物,基本上都是夜行性动物,昼伏夜出。

  而这也叫作“夜行瓶颈”假说,最早由生理光学与视光学方面的专家戈登·林恩·沃尔斯(Gordon Lynn Walls)提出。

  毕竟在恐龙称霸地球的时候,大白天出门基本就等于直接给恐龙们送便当呀。

  

  夜行的獾,到现在还有一大批哺乳动物是夜行性的

  但既然选择了黑夜,就要接受黑暗的改造了。

  在生存的压力下,哺乳动物在原本视锥细胞的基础上,演化出了一种全新的视杆细胞,获得了夜视能力。

  前面已经提到过,视杆细胞是没有辨色功能的。

  但却能帮助在昏暗的环境下,感受微弱的光线。

  这一变化让哺乳动物更加适应夜行的生存方式,视杆细胞在数量上也迅速超过了视锥细胞。

  要知道,我们视网膜上的视杆细胞竟占了95%,数量比视锥细胞多得多。

  人类的眼睛拥有1.2亿个视杆细胞,,600~700万个视锥细胞

  但这还不算完,在同一时期哺乳动物还丢掉了两种视蛋白,只剩下了两种视锥细胞,辨色能力被大大地削弱。

  以现在的标准来看,这就是妥妥的色盲。

  大约在6500万年前,在白垩纪-第三纪的物种大绝灭事件中,非鸟恐龙就在地球上消失了。

  然而,哺乳动物却在这场浩劫中幸存了下来,开启了哺乳动物崛起的新篇章。

  

  图片来源:Mark Garlick

  在短短2000万年的时间,哺乳动物这帮色盲就称霸了整个大陆。

  而早期哺乳动物,也是在恐龙灭绝后开始纷纷放弃夜生活的。

  只是,“夜行的基因”已经深深地刻在了哺乳动物的身上。

  这也是为什么,现在绝大多数哺乳动物仍是“二色视觉”的根本原因。

  它们分不清光谱中红-黄-绿的部分,也就是我们俗称的“红绿色盲”。

  

  说到这,就不得不辟谣一下西班牙的斗牛传说。

  斗牛士挥舞着鲜艳的红布,已经成了斗牛场上最经典的一幕。

  但科学已经证明,牛是名副其实的色盲,根本分不清红色和绿色。

  那为什么斗牛士手中的红色旗子还是能激怒公牛呢?

  其实引起公牛兴奋的,并非旗子的颜色,而是旗子的明亮度以及挥动的幅度和频率。

  

  相反,想要用红色来引起人类的注意,则是可行的。

  因为哺乳动物家族中,灵长类动物是最幸运的一支了,拥有了更加优越的三色视觉

  大约4000~3000万年前, 澳门金沙地址,人类祖先负责编码红色视蛋白的基因就发生了复制。

  在这之后,复制来的副本还发生了突变,开始对绿色波长的光谱敏感。

  再加上原本就拥有的蓝色视蛋白,人类终于凑齐了“三色视觉”,能分辨蓝、绿、红三种光谱。

  

  一种解释认为,这可能与灵长类需要采集果实有关。

  因为水果成熟一般都是红色的。

  而三色视觉,则能辅助灵长类在森林环境中搜寻成熟的果实。

  对果实的颜色敏感,是有利于生存的,所以这一性状也得以保留。

  

  但是,关于灵长类的三色视觉,还有着许多未解之谜。

  因为并非所有灵长类都拥有三色视觉。

  例如绝大多数的新大陆猴(new world monkey)都是色盲,只拥有二色视觉。

  我们到现在还没能完全说清楚,为什么这些看上去处于色盲劣势的猴子能活到今天。

  不过,已经有不少证据显示,色盲其实也存在着一定优势的。

  

  一种色盲的新大陆猴,皇绒猴

  例如,与能够识别更多颜色的猴子相比,色盲的个体其实更善于发现伪装的昆虫

  有研究人员就曾研究过哥斯达黎加的两群卷尾猴。

  结果发现,色盲卷尾猴每小时捕抓到的昆虫,竟是有三色视觉卷尾猴的4倍。

  要知道在卷尾猴的群体中,经过伪装的昆虫其实占了食谱的1/4。

  

  从这个例子就能看出,色盲其实并非一无是处。

  恰恰相反,色盲可能正是因为某种优势才被保留下来的。

  

  事实上,人类的三色视觉也并非十拿九稳。

  到现今的人类中,大约还有8%是属于二色视觉的,而这部分人也被称为“红绿色盲”。

  曾经就看到一个问题,是这样描述的“为什么人类还保留着色盲基因?

  一般认为,一种隐性遗传疾病,发病率大于5%,那就表明这种性状具有一定的遗传优势。

  而科学家也已经发现,人类色盲拥有更强的夜视能力,以及某区间更高的色彩敏感度

  相传在一二战时期,色盲者就专门被雇佣来识破迷彩伪装,又或是专门在夜晚侦查。

  

  色盲更容易找出图中的狙击手

  其实在现代社会,色盲并不能算是一种缺陷,它不会影响到人类的生存。

  只是他们看到的世界,和我们有些不一样罢了。

  色盲是个相对概念。

  如果硬要对比,在人类中其实还存在着极其罕见的四色视觉,拥有着四种视锥细胞。

  

  澳大利亚四色视觉画家Antico的画作与景物照片对比

  那么与这部分“超视者”对比,我们这些所谓的正常人是不是也属于色盲呢?

  *参考资料

  李志强,何舜平.脊椎动物视蛋白基因分子进化的研究进展[J].水生生物学报.2009.11

  陈萌萌,于黎,靳伟,张鑫,张亚平.哺乳动物视锥蛋白基因进化研究进展[J].中国科学.2010.11

  Gerald H. Jacobs.Evolution of colour vision in mammals[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.2009

  The nocturnal bottleneck and the evolution of activity patterns in mammals[J].Proc Biol Sci.2013

  Alison K.Surridge,Daniel Osorio,Nicholas I.Mundy.Evolution and selection of trichromatic vision in primates[J] .Trends in Ecology&Evolution.2003

  George. M. Stratton. The Color Red, and the Anger of Cattle. Psychological Review.1923

  Colour blindness not all it seems.BBC.2005

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