「火烈鳥的紅來自食物裡的蝦青素」——不全對!

2021-01-19 物種日曆
「火烈鳥為什麼是紅的?」相信很多人小時候都曾在動物園的火烈鳥池邊對著父母發出過這樣的靈魂拷問。

「因為它們吃的東西裡面含有紅色的蝦青素」,這可能是最為被大家所熟知和接受的「答案」。但個答案能拿一百分嗎?帶著這個疑問,讓我們來一探究竟吧!

「火烈鳥」泛指紅鸛科的各種大型水鳥。圖為動物園裡的美洲紅鸛。圖片:葛致遠


和自然界中許多紅色生物一樣,紅色通常是色素色的表現,火烈鳥的紅色正是源於一類叫做類胡蘿蔔素的天然色素。

目前世界上已知的類胡蘿蔔素超過1000種,由於分子結構的差異而呈現出從黃到紅的不同顏色——簡單來說,一種類胡蘿蔔素的共軛雙鍵鏈(單雙鍵交替的結構)越長,它的顏色就越偏紅。

相較於β-隱黃素(左),蝦青素(右)的共軛雙鍵鏈更長,它的顏色也更紅。圖片:GE et al. / Carbohydrate Polymers (2015)


紅色類胡蘿蔔素中鼎鼎大名的當屬蝦青素,三文魚肉那令人垂涎的紅色,蝦蟹煮熟後的誘人紅色都是蝦青素的傑作。

而火烈鳥,科學家確實在它們的羽毛和皮膚組織中發現了蝦青素(astaxanthin),但是!同時被發現的紅色類胡蘿蔔素(後面簡稱紅色素)還有金盞花紅素(adonirubin)、角黃素(canthaxanthin)和芬妮黃酮(Phoenicopterone,只在紅鸛屬的3種火烈鳥中有被發現)。

角黃素粉末。不要被它的名字誤導,它並不是黃色的。圖片:taiwan-healthcare.org


雖然蝦青素並非火烈鳥體內唯一存在的紅色素,但如果它的含量佔主導地位,那我們依然可以認為決定火烈鳥紅色的關鍵因素是蝦青素。

然而,這個假設再次被事實無情地駁回了。

科學家對火烈鳥體內的類胡蘿蔔素進行定量分析後發現,雖然不同火烈鳥體內含有的紅色素成分以及含量比例都存在一定差異,但在美洲紅鸛的腿部皮膚中,蝦青素的含量是佔主導地位的。而在其他羽毛和組織樣本中,佔比最高的無一例外都是角黃素,蝦青素的含量只能排在第二或者第三的位置,且絕對含量與第一名的角黃素相去甚遠

在六種火烈鳥的羽毛和足部中檢測到的紅色類胡蘿蔔素情況(*號代表無數據)。圖片:Amat & Rendon / Flamingos. Behavior, Biology, and Relationship with Humans (2017)


已知脊椎動物中,並不存在可以自我生產類胡蘿蔔素的生物,所以食物成了獲取它們的唯一來源

濾食為主的火烈鳥,天生長著一張奇特的、可以從水中篩濾諸如藻類、小型水生甲殼動物等浮遊生物的喙,而這些食物中恰恰富含包括角黃素、蝦青素在內的多種紅色類胡蘿蔔素。科學家也在對於美洲紅鸛的研究中證實,當停止投餵帶有類胡蘿蔔素的食物6個月後,火烈鳥血液中的類胡蘿蔔素水平下降了接近九成!

紅鸛屬火烈鳥的喙部特寫。圖片:Zweers  et al. / Journal of Avian Biology (1995);標註:葛致遠

但科學家們還發現,火烈鳥體內的紅色素並非完全來自於它們的食物!因為當科學家在它們的食物中重新添加β-胡蘿蔔素(一種常見的食源性類胡蘿蔔素)後,不僅血液中的β-胡蘿蔔素水平開始逐漸恢復,同時還檢測到了諸如角黃素這樣的紅色素的增加——說明火烈鳥可以通過體內的生物化學反應,將其他類胡蘿蔔素轉化成它們所需的紅色素

所以綜上所述,火烈鳥具有漂亮的紅色是因為它累積了大量諸如角黃素、蝦青素這樣的紅色類胡蘿蔔素,而這些紅色素有的是直接從食物中獲得的,有的則是在體內通過轉化其他類胡蘿蔔素產生的。

剛出生的火烈鳥體內只有黑色素,不含紅色類胡蘿蔔素,這和它們還不具備像父母那樣的濾食性喙有很大關係。而隨著它們慢慢長大,喙進一步發育成形,它們體內的黑色素會逐漸被紅色素所替代。一隻大紅鸛大約需要4~6年時間,才能長成父母那樣的成年羽色。

紅鸛屬的大紅鸛和它的雛鳥。圖片:Wikicommons


紅色類胡蘿蔔素在生物體內的作用有許多,例如它有很強的抗氧化性,可以中和自由基,幫助抵抗陽光中紫外線可能對細胞造成的傷害。

這也許就是為什麼生活在高海拔地區的安第斯火烈鳥和詹姆斯火烈鳥體內的類胡蘿蔔素含量,要遠遠高於生活在低海拔地區的另外四種火烈鳥。

安第斯火烈鳥。Diego Delso / Wikimedia

至於「火烈鳥父母最偉大,為了孩子嘔心瀝血」這種說法,則源於火烈鳥會給雛鳥餵食一種有如鮮血的鳥乳(crop milk)。而造成這血色外觀的,正是鳥乳中的角黃素。

但有意思的是,雛鳥並未因此而變紅。科學家曾對一隻16天大的雛鳥進行解剖,但並沒有找到太多角黃素的痕跡。之後對其它雛鳥的研究也給出了類似的結果。

對此科學家認為,這些角黃素可能被正處在快速生長期、代謝旺盛的雛鳥用在了裝飾體色以外的其他地方,但究竟發生了什麼還有待進一步研究。

這不是磕破頭流的血,而是兜不住的紅色鳥乳。圖片:A Broken Red Pen / YouTube

除了在羽毛中積蓄紅色素,繁殖季節火烈鳥還會從尾脂腺分泌紅色素,然後將它塗抹在羽毛上,讓自己看上去更紅豔奪目。

科學家發現,讓自己看上去得更紅,似乎使它們更容易受到異性青睞。這紅色就仿佛是個強烈的信號,告訴對方自己就是整片湖上最靚的那個崽,為求偶時選擇伴侶提供了重要的參考信息。

本文是物種日曆特約稿件,來自物種日曆作者@葛致遠。

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