為什麼沒有綠色毛髮的哺乳動物

2021-01-14 清華南都



文 / 小城


根本原因是:(絕大多數)哺乳動物分辨不出綠色

有人說說哺乳動物毛髮只有黑、褐兩種色素的回答——因為這雖然沒錯,但什麼都沒有解釋

更加反對上面說的什麼陸生哺乳動物大都生活在地面或樹幹上,綠色不是保護色——這就是真錯了,它們的毛髮顏色正是保護色,橙黃褐色的毛髮就是綠色的保護色

涉及的知識點比較多,我儘量壓縮那些「擴展內容」,為了方便讀者理解,我會用很通俗的方式表述一些專業知識,但未必嚴謹,相關專業人士請輕拍

先看看色素論是怎麼說:

哺乳動物的毛髮只有兩種色素:真黑素、褐黑素,前者為黑色,後者棕/橙色,再加上白化基因,所以哺乳動物的毛髮只能產生黑、棕、白這三種顏色。(棕色和橙色其實是同一種顏色,只是亮度不同)

一隻喵清晰地告訴你是哪三種顏色:


當然,喵們的毛色基因在X染色體上,與常染色體有些差別,由於X染色體失活的作用,使得它們成為稍為特殊的存在(不多解釋了,有興趣的自己查),很多時候,我們看到的未必是如此界限分明的三色,而是由這三色產生的混合色:

由於基本色只有黑、棕、白,你只能在這個色調裡混合,比如灰色、褐色、慄色、茶色、橙色、土黃色,然而,不可能混出綠、藍、紫、青、粉等顏色

所以沒有綠毛/藍毛/紫毛/青毛/粉毛的哺乳動物。

(求別說豬……豬的粉色是皮膚的顏色,並不是毛髮)


——————————————


正確嗎?正確,但這並不是個好答案,因為等於沒有解釋。

這就像問月球為什麼總是同一面朝向地球,回答說月球的自轉周期等於公轉周期,這沒錯,但是這等於什麼都沒有說

只是把原問題換了個說法又描述了一遍

顯然我們還會繼續問:為什麼月球的自轉周期等於公轉周期?

(真正有用的答案是潮汐鎖定,不細解釋,有興趣的自己去查)


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所以我們也會繼續問:為什麼哺乳動物只能產生這兩種色素?

這要從哺乳動物的視覺(色覺)說起,以下每個小段落,都足以單獨展開成一篇長文,如果你有足夠的耐心,想深入了解,可以自行百度相關知識,否則直接跟著我的結論走就好:


———知識背景鋪墊開始————


1.色覺是由視錐細胞產生的,有幾種視錐細胞,就有幾色視,例如人類有三種,那麼便是三色視,你以為看到了萬紫千紅花花世界,其實只有三種顏色而已。所以顯示器只用三種顏色(紅綠藍)便能讓你以為看到了一切顏色(其實叫三維色覺更恰當一些,但怕有人會和空間的維度混淆,所以就乾脆叫三色視了)

2.視網膜上除了視錐細胞,還有視杆細胞。視杆細胞是用來在暗處看東西的,但它只有一種,不像視錐有好幾種,所以它(幾乎)沒有任何辨色能力,諸位回想一下,在昏暗的房間中,也就是你能看見東西在哪,卻沒辦法看清書上的文字這種亮度,你就是在使用視杆細胞——這時候你是看不到任何顏色的

3.爬行動物擁有四種視錐細胞,所以是四色視,而當哺乳動物演化出來的時候,地面是爬行動物的天下(恐龍),哺乳動物被迫長期穴居,住在光線昏暗的洞穴中,且多為晝伏夜出,在這樣的生活環境下,辨色能力就沒那麼重要了,而暗視覺卻非常有用。所以哺乳動物在進化過程中,將四種視錐細胞舍掉了兩種,給更重要的視杆細胞騰地方

是的,哺乳動物都是二色視

4.風水輪流轉,一顆小行星砸滅了恐龍的霸主地位,哺乳動物得以重見天日,但二色視這個特徵卻被保留了下來

(擴展閱讀)直到靈長目學會了上樹,一次偶然的基因突變(複製過程中多複製了一段),在猴子家族中埋下了三色視的基因,後來此基因隨著採集成熟果實的生存競爭得以壯大,人類的三色視就是這麼來的。然而這個基因卻並不十分穩定,在現今人類中只佔了大約94%的分布頻率,另外6%的基因仍然是二色視。

也許你已經猜到了,沒錯,就是紅綠色盲。和有狐臭才是「正常」,沒狐臭才是「變態」/連結類似,紅綠色盲才是傳統基因,「正常色覺」才是變異出來的。(紅綠色盲還分紅色盲/P型、綠色盲/D型,還有程度較輕的色弱,這裡就不展開說了)

5.說了這麼多,就為點出這句話:(絕大多數)哺乳動物的色覺,相當於人類的紅綠色盲。


———知識背景鋪墊完畢———

毛髮的顏色,有的是作為保護色,使自己隱藏在背景中不被敵方發現,使得捕食者難以發現or使得被捕者難以發現,比如蚱蜢、螳螂的草綠色,蟬的棕黑色,魚類的腹白背黑。有的是作為警戒色,用非常鮮豔刺眼的方式告訴對方:「我有毒,別吃我」,比如一些毛蟲、蜘蛛、蝴蝶的鮮豔顏色

警戒色只有被獵食者才會用,而且它們一般是有毒的,保護色則二者都會用到,沒有毒性限制

哺乳動物身上沒毒,毛髮顏色都是保護色,但很多都是在綠色的樹林、草叢中,披著一身黃皮,比如下面這隻大貓…

鋪墊了半天的知識背景終於派上用場了——哺乳動物大都是紅綠色盲。

那麼在其他哺乳動物眼中,它其實是這樣的:

您看,妥妥的保護色吧。

當然,做成下面這樣也可以:

這張和上一張是同一個意思,把樹葉變成橙色或把老虎變成綠色,對於哺乳動物而言,沒有什麼本質區別,反正都是同一種顏色

再進一步說,在哺乳動物眼中(以及人類的紅綠色盲),三張圖看起來幾乎是一樣的

老虎不傻

再來看看獅子。

我們眼中的獅子:

保護個牙刷!

但是……其他哺乳動物眼中的獅子:

或者:

分明妥妥的保護色!

(三張圖對於哺乳動物而言並沒有區別)

(其實這套圖順便可以檢測出紅綠色盲……)

為什麼會這樣?

原因很簡單,當哺乳動物成為地面的主宰之後,它們的天敵或者捕獵對象,一般也是其他的哺乳動物,所以,很大程度上,保護色只需要騙過同為紅綠色盲的其他哺乳動物就夠了

少部分例外,比如鷹捉兔子,對於兔子而言,每年死在鷹爪下的兔子,比起死於其他哺乳動物的同胞,實在是少的可憐。所以即使偶爾有那麼一兩次基因突變出綠兔子,也不會提升多少生存優勢,反而可能連帶其他疾病,於是就不會繼續進化下去了

很多人在評論中問到,若綠毛與橙毛沒有優劣之分,那為何只有橙毛?

進化不是你想進,想進就能進,基因突變不是主動的,而是隨機亂碰、不可控的

綠毛這個性狀本身是無害的,但你想突變出綠色素的基因,需要弄出一段全新的基因編碼,這些編碼都是靠胡蒙亂堆,蒙出來的,而不是專門為綠色素編譯的,所以它一定會伴隨其他的性狀,而這些性狀是沒有規律的,絕大、絕大多數是對生存不利的

(註:突變出綠毛與突變出三色視不一樣,靈長目的三色視只是因為複製基因的時候出了差錯,相當於抄代碼的時候抄串了一行,除了辨色之外沒有其他影響,而綠色素的產生要編碼一段新的基因,幾乎必然會產生其他的副作用)

比如羊,有可能某次突變出的綠色基因同時伴有耳聾,對生存不利,過幾代就會滅族了,又有一次綠毛變異同時伴有軟骨病,那它會在幼年時最先被獅子吃掉,或者還有一次綠毛伴隨心臟缺損,那它連活著出生都做不到

既要產生綠毛基因,又不能有其他副作用,這是撞大運無法做到的,這種事情只能靠人工轉基因

(比如黃金大米,胡蘿蔔素對稻子而言是既無益、又無害的性狀,那麼便幾乎不可能靠自然進化得到,只能靠人工植入「專門產生胡蘿蔔素又不產生其他副作用」的基因。)

綠毛能正常存活已屬不易,若非取得絕對優勢,是無法取代橙毛的。當然,如果一開始是綠毛,那麼橙毛也很難後來居上

一句話概括就是:橙毛捷足先登,綠毛對橙毛沒有絕對優勢,沒有進化的條件

從另一個更顛覆世界觀的角度解釋:

按照大多數哺乳動物的視覺標準,那本來就是綠毛,綠和橙本來就是同一種顏色,是你們人類攪亂標準、硬要區分的

這就好比人類說「動物為什麼都多了一條尾巴」一樣——不是動物多了一條尾巴,而是人類少了一條尾巴

人類的視紅和視綠基因是同一條基因變異出來的,它倆的實際差別很小,光譜峰值離得很近,這就導致了人眼對600nm-535nm這一段波長的變化「過於敏感」,說白了,橙和綠本來沒那麼大的差異,是人眼的視覺系統將其誇大化了

另一方面,作為婚姻色,那就更不用解釋了,婚姻色只能作用於同一物種之間,那麼就更沒必要進化出紅毛綠毛了

當然,對於已經進化到三色視的哺乳動物,鮮豔的婚姻色還是很管用的。

比如:


然而這仍然不是毛髮的顏色,而是皮膚的顏色,哺乳動物在特定環境下需要紅色或藍色的時候,毛髮仍然做不到,只能通過皮膚和毛細血管來實現了


發完圖,才注意到,初音(站著的那個)的發色是討論色盲問題很典型的顏色:

初音的頭髮是青綠色的,紅綠色盲看起來會接近灰色(尤其綠色盲,會把領帶和上衣看成相同的顏色),

而手裡的蔥則會看成鏡音們的發色(把鏡音弄成綠色,和把蔥弄成黃色,本質是一樣的)

於是畫面就略顯違和了,在普通人看來,蔥是和初音搭配的(因為是同色系),而在紅綠色盲看來,蔥明顯是從對面搶來的……

大概是這麼個意思(譜外色實在是難弄,湊合看吧):


(本文系作者授權「清南」發布)

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