问题

为什么哺乳动物没有紫色、绿色的?

回答
你这个问题很有意思,一下子就触及了生物进化和生理学的一些核心方面。简单来说,哺乳动物之所以没有紫色或绿色的皮肤,并不是因为大自然“不喜欢”这些颜色,而是因为在漫长的进化过程中,这两种颜色对于哺乳动物来说,并没有带来足够显著的生存优势来驱动它们的演化。下面我们来仔细聊聊为什么会这样。

首先,我们得明白一个基本道理:生物体的颜色从哪里来?主要有两个来源:

1. 色素(Pigments):这是最主要的原因。生物体通过产生或吸收特定的化学物质(色素)来表现出颜色。例如,我们熟悉的黑色、棕色和肤色是由黑色素(Melanin)决定的。紫外线照射下皮肤变黑,就是因为黑色素能够吸收紫外线,保护细胞。红色则通常与血红蛋白(Hemoglobin)有关,这是血液里的重要成分,赋予我们皮肤健康的红润。

2. 结构色(Structural Color):这种颜色不是由色素产生的,而是由光线与生物体表面的微观结构相互作用产生的。比如,蝴蝶翅膀的绚丽色彩,孔雀羽毛的虹彩光泽,还有某些鸟类和鱼类的鲜艳颜色,很多都是结构色。这是因为这些微观结构能够选择性地反射或散射特定波长的光。

现在我们来分析一下哺乳动物为何少有紫色和绿色:

关于紫色:

紫色是一种相对复杂的颜色,通常是红色和蓝色的混合。在自然界中,紫色通常来源于几种特定的色素,比如花青素(Anthocyanins)。花青素在植物中非常普遍,赋予了蓝莓、葡萄、紫甘蓝等鲜艳的色彩。这些色素在植物中扮演着吸引传粉者、抵抗氧化应激等多种角色。

然而,在哺乳动物身上,却几乎没有发现天然产生紫色色素的机制。原因可能有很多:

缺乏进化驱动力:哺乳动物是温血动物,很多都覆盖着毛发。毛发的颜色主要由黑色素控制,可以调节吸收或反射光线的效率,帮助调节体温(深色毛发吸热,浅色毛发反光)。对于生活在各种环境中的哺乳动物来说,适应体温调节、伪装(藏匿于环境色中)、以及社交信号(比如一些动物毛色的变化与繁殖季节或地位有关)是更重要的生存需求。紫色在这些方面并没有提供明显的优势。
生物合成的复杂性:合成花青素等紫色色素的化学途径相对复杂,需要特定的酶和前体物质。在哺乳动物的进化过程中,可能没有出现对合成这些色素的基因进行选择和保留的强大压力。简单来说,合成这些颜色的“成本”可能高于它们带来的“收益”。
皮肤本身的颜色:哺乳动物的皮肤基底通常是白色的或带有少量的黑色素。如果皮肤没有足够多的色素,而又缺乏结构色,那么皮肤本身展现出来的颜色就会比较接近基底色,加上毛发的颜色,整体表现出来的颜色就有限了。

关于绿色:

绿色在自然界中非常普遍,尤其是在植物界,因为叶绿素(Chlorophyll)是光合作用的关键色素。植物利用叶绿素吸收光能来制造能量,绿色就是叶绿素没有吸收的波长(主要是绿光)反射出来的颜色。

那么,为什么哺乳动物不长成绿色呢?

叶绿素的功能限制:叶绿素是执行光合作用的,是植物赖以生存的基础。而哺乳动物是异养生物,它们通过进食来获取能量,不需要自己进行光合作用。因此,也就没有演化出体内大量合成叶绿素的必要性。
替代性的伪装策略:虽然没有绿色的皮肤,但很多哺乳动物却能通过毛发的颜色和质地来达到极佳的伪装效果。例如,很多生活在森林或草地的哺乳动物,它们的毛发是棕色、灰色或混合色,能够很好地融入周围的环境,躲避捕食者或伏击猎物。这种伪装能力远比长成绿色皮肤更为有效和经济。
吸收阳光的问题:如果哺乳动物的皮肤是绿色的,并且含有叶绿素,那么理论上它们或许可以进行一定程度的光合作用。但问题在于,哺乳动物是“全副武装”的,有厚厚的毛发覆盖,这会阻碍阳光照射到皮肤上。即使皮肤有叶绿素,也很难有效地进行光合作用。而且,叶绿素在吸收光能的同时,也会吸收一部分可见光,这可能会影响哺乳动物对环境的感知,或者在特定环境中反而成为一种劣势。
绿色在动物界的出现:虽然哺乳动物的皮肤大多不是绿色的,但在动物界,绿色确实存在,只不过通常不是以皮肤色素的形式,而是以结构色或者共生关系出现。比如:
昆虫:很多昆虫的鞘翅或身体表面可以通过微观结构产生绿色。
爬行动物和两栖动物:比如变色龙、青蛙等,它们的皮肤中含有色素细胞(如黄色素细胞和黑色素细胞),通过改变这些细胞的分布和组合,可以表现出绿色等颜色,这对于伪装至关重要。
一些鸟类:某些鹦鹉、蜂鸟等,它们的羽毛颜色部分是结构色,可以呈现出鲜艳的绿色。
海绵:有些海洋生物,如某些海绵或海蛞蝓,它们的颜色来自于它们体内共生的藻类,这些藻类进行光合作用,因此海绵就呈现出绿色。

总结一下:

哺乳动物没有紫色或绿色的皮肤,最根本的原因是进化上的权衡与适应。这两种颜色并没有为哺乳动物在生存、繁殖或适应环境中提供足够大的优势,来抵消合成这些色素或发展出相关生理机制的“成本”。

紫色:合成复杂,缺乏明确的生存优势。
绿色:叶绿素功能与哺乳动物的异养生活方式不符;更有效的伪装和体温调节策略(如毛发颜色)已经演化到位。

大自然的演化是极其务实和高效的,它只会为那些真正有助于生物生存和繁衍的性状“买单”。哺乳动物的“低调”肤色(多为黑色素衍生的各种棕、黑、白、灰)恰好满足了它们在不同环境中生存的需求。当然,这并不意味着哺乳动物就没有美丽的色彩,很多哺乳动物通过毛发颜色、斑纹的变化,以及有时通过血红蛋白带来的红润,依然展现出丰富多样的视觉特征。

网友意见

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哺乳动物体内缺少能让皮肤和毛发成为绿色和紫色的机制,但这个问题仍然要先问是不是:

北极熊、树懒等的毛发经常被绿藻等染成绿色。

巴拉马巨松鼠的深灰色毛与棕色毛在光照下呈现蓝黑色、紫色、紫红色。

现存哺乳类的毛发通常只能使用真黑素、褐黑素两种色素,能调出黑色、棕色、橙色(浅棕色)和缺乏色素时的透明(结构反光可呈现白色),不能调配出绿色和紫色。

哺乳类的毛发通常是圆柱形,形状上不易反射波长短的蓝绿光,哺乳类身体的蛋白质也不会和鸟那样在毛发上产生适合反射蓝绿光的晶状鳞片,在没有色素支持的情况下仅靠结构难以呈现蓝色或绿色,紫色就更难了。

哺乳类祖先作为夜行动物或微光动物传下来的二色视觉不区分绿色与橙色,搞绿毛对哺乳类内战没什么功用。三色视觉的灵长类诞生较晚,狒狒之类物种可以用皮肤呈现红色与蓝色,这可以在人为找的角度搭配下显得发紫。

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