问题

为什么没有绿色毛发的哺乳动物?

回答
您提出了一个非常有趣且具有启发性的问题!确实,放眼哺乳动物的世界,我们几乎看不到天生的绿色毛发。这并非偶然,而是由一系列生物学、进化和环境因素共同决定的。让我为您详细解释:

1. 皮肤和毛发的色素基础:

哺乳动物毛发的颜色主要由两种色素决定:
黑色素 (Melanin): 这是最主要的色素,存在两种类型:
真黑色素 (Eumelanin): 产生黑色和棕色。
褐黑色素 (Pheomelanin): 产生红色和黄色。
其他色素 (相对罕见): 一些动物,如某些海豹,可能含有少量脂褐素,但对毛发颜色影响不大。
毛发内部的结构: 毛发是一种由角蛋白组成的纤维状结构。在毛发形成过程中,色素细胞(黑素细胞)会将黑色素注入到毛发细胞中。毛发的颜色就是这些色素在毛发结构中分布和组合的结果。
为什么没有绿色色素? 简单来说,自然界中并没有产生绿色色素的生物化学途径来为哺乳动物的毛发着色。 制造黑色素的生物合成路径非常成熟且高效,能够产生从浅棕色到纯黑色的丰富色调。而制造绿色色素的机制在哺乳动物体内不存在。

2. 绿色在生物中的作用及来源:

绿色在自然界中的普遍性: 绿色在自然界中非常普遍,主要来自植物的叶绿素 (Chlorophyll)。叶绿素是一种光合色素,吸收红光和蓝光,反射绿光,因此植物呈现绿色。
为什么哺乳动物不演化出叶绿素?
能量获取方式不同: 哺乳动物是异养生物,它们通过食用其他生物来获取能量,而不是像植物那样通过光合作用自己制造能量。因此,它们没有演化出使用叶绿素的需求。
色素合成路径的复杂性: 叶绿素的合成是一个复杂的过程,涉及多个酶和化学反应。演化出一个全新的、能够产生叶绿素或其他绿色色素的复杂生物合成途径,对于哺乳动物来说,除非有极大的选择压力和演化优势,否则不太可能发生。
其他动物的绿色: 值得注意的是,一些爬行动物(如变色龙)、两栖动物(如某些青蛙)和昆虫确实呈现绿色。但这通常是由于:
结构色 (Structural Color): 某些动物的皮肤或外壳具有微观的纳米结构,这些结构会以特定的方式反射光线,产生绿色。例如,某些昆虫的外骨骼上的微小鳞片或褶皱可以散射特定波长的光。
生物色素与结构色的结合: 有些动物的绿色可能是由黄色色素与反射的蓝色光(来自结构色)混合产生的。
这些机制在哺乳动物的毛发中并不普遍存在。 毛发的主要功能是保温、保护和交流,其颜色主要由色素决定。

3. 进化和选择压力:

伪装 (Camouflage): 许多动物的毛发颜色是为了在环境中伪装自己,避免被捕食者发现或更好地捕食猎物。
棕色、灰色、白色、黑色: 这些颜色在森林、沙漠、雪地等环境中都能提供有效的伪装。例如,棕色和绿色在森林中是常见的,白色适合雪地环境,黑色和灰色则在岩石或夜晚环境中提供优势。
绿色伪装的限制: 尽管绿色在某些环境中(如茂密的森林)可能提供伪装优势,但哺乳动物的活动范围通常更广,它们会穿越不同的栖息地。单一的绿色毛发在非植被覆盖的环境中反而会暴露自己。
动态伪装的可能性: 一些动物(如变色龙)可以通过改变皮肤颜色来实现动态伪装,但这通常涉及复杂的生理机制,且与毛发颜色是不同的。哺乳动物的毛发颜色一旦形成,是相对固定的。
性选择 (Sexual Selection): 毛发颜色有时也与性吸引力有关,例如,一些鸟类的鲜艳羽毛。然而,在哺乳动物中,虽然有一些颜色模式与性信号有关,但并没有明显的证据表明绿色毛发会带来任何性选择优势,反而可能因其在多种环境下的不实用性而被淘汰。
适应性优势的权衡: 演化是一个权衡的过程。如果演化出产生绿色毛发的机制会消耗大量的能量或资源,或者在其他方面带来劣势,那么即使它在某些环境中能提供伪装,也可能不会被演化出来。

4. “绿色”哺乳动物的误解:

藻类共生 (Algae Symbiosis): 有时我们会看到一些非常模糊的描述,说某些哺乳动物的毛发看起来是绿色的。这通常是因为毛发表面附着了藻类或其他微生物。
树懒 (Sloths): 最典型的例子就是树懒。它们的毛发非常粗糙且多孔,非常适合藻类生长。这些藻类可以为树懒提供一定的伪装(与周围的树叶颜色相似)和潜在的营养来源(树懒会舔食毛发)。但请注意,树懒的毛发本身并不是绿色的,是寄生的藻类让毛发呈现绿色。
光线和环境因素: 在特定的光照条件下,或者毛发上有水、污垢等,也可能产生视觉上的绿色错觉。

总结来说,哺乳动物没有绿色毛发的主要原因可以概括为:

1. 生物化学限制: 哺乳动物体内缺乏产生绿色色素的生物合成途径,它们的色素系统主要依赖于黑色素。
2. 进化上的非必要性: 演化出产生绿色色素的复杂机制,并没有带来足够的生存或繁殖优势,以克服成本或与其他颜色的权衡。
3. 伪装的局限性: 绿色虽然在某些植被环境中提供伪装,但哺乳动物的活动范围和环境多样性使得更通用的颜色(如棕色、灰色)更为有利。
4. 不存在其他机制: 与爬行类或昆虫通过结构色获得绿色的机制,在哺乳动物的毛发中不普遍存在。

所以,下次看到树懒,请记住,那不是它天生的绿色毛发,而是它毛发上住着的绿色小伙伴们哦!

网友意见

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根本原因是:(绝大多数)哺乳动物分辨不出绿色。

(注意这是根本原因,不是直接原因,直接原因确实是色素没错)


这个答案分成两个层面。

第一层意思是,由于哺乳动物分辨不出橙色与绿色,哺乳动物的主要竞争者又往往是另一种哺乳动物,那么对于它们而言,橙色与绿色并无优劣之分,既然橙色碰巧先出来了,所以就一直是橙色了。

逻辑顺序如下:

1.哺乳动物不能区分橙黄绿(红绿色盲)。

2.哺乳动物的天敌一般也是其他哺乳动物。

3.作为保护色,橙色和绿色的作用一样。

4.绿色相对于橙色并没有足够的生存优势,先有谁,谁就统一。


第二层意思是,那本来就是绿色,谁让你非得把它看做橙色的。

人类的视红和视绿基因是同一条基因变异出来的,它俩的实际差别很小,光谱峰值离得很近,这就导致了人眼对600nm-535nm这一段波长的变化“过于敏感”,说白了,橙和绿本来没那么大的差异,是人眼的视觉系统将其夸大化了


回到话题本身,道理是一样的,你问为什么哺乳动物不进化出绿色毛发,哺乳动物说:“我、我的捕食对象、我的天敌都认为那是绿色(树叶草丛的颜色),这就够了,至于你们人类看上去是什么样子,与我无关咯。”




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这是原文:

反对上面已经出现、以及未来仍然会新增的「色素论」答案,即说哺乳动物毛发只有黑、褐两种色素的回答——因为这虽然没错,但什么都没有解释。

更加反对上面说的什么陆生哺乳动物大都生活在地面或树干上,绿色不是保护色——这就是真错了,它们的毛发颜色正是保护色,橙黄褐色的毛发就是绿色的保护色。

涉及的知识点比较多,我尽量压缩那些“扩展内容”,为了方便读者理解,我会用很通俗的方式表述一些专业知识,但未必严谨,相关专业人士请轻拍。

先看看色素论是怎么说:

哺乳动物的毛发只有两种色素:真黑素、褐黑素,前者为黑色,后者棕/橙色,再加上白化基因,所以哺乳动物的毛发只能产生黑、棕、白这三种颜色(棕色和橙色其实是同一种颜色,只是亮度不同)

一只喵清晰地告诉你是哪三种颜色:

当然,喵们的毛色基因在X染色体上,与常染色体有些差别,由于

X染色体失活

的作用,使得它们成为稍为特殊的存在(不多解释了,有兴趣的自己查),很多时候,我们看到的未必是如此界限分明的三色,而是由这三色产生的混合色:

由于基本色只有黑、棕、白,你只能在这个色调里混合,比如灰色、褐色、栗色、茶色、橙色、土黄色,然而,不可能混出绿、蓝、紫、青、粉等颜色。

所以没有绿毛/蓝毛/紫毛/青毛/粉毛的哺乳动物。

(楼下有人提到绿狒狒,其实是暗黄色,并不是真正的橄榄绿)

(求别说猪……猪的粉色是皮肤的颜色,并不是毛发)

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正确吗?正确,但这并不是个好答案,因为等于没有解释。

这就像问月球为什么总是同一面朝向地球,回答说月球的自转周期等于公转周期,这没错,但是这等于什么都没有说。

只是把原问题换了个说法又描述了一遍。

(真正有用的答案是

潮汐锁定

,不细解释,有兴趣的自己去查)。

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所以我们也会继续问:为什么哺乳动物只能产生这两种色素?

这要从哺乳动物的视觉(色觉)说起,以下每个小段落,都足以单独展开成一篇长文,如果你有足够的耐心,想深入了解,可以自行百度相关知识,否则直接跟着我的结论走就好:

————————————知识背景铺垫开始————————————

1.色觉是由视锥细胞产生的,有几种视锥细胞,就有几色视,例如人类有三种,那么便是三色视,你以为看到了万紫千红花花世界,其实只有三种颜色而已。所以显示器只用三种颜色(红绿蓝)便能让你以为看到了一切颜色。

(其实叫三维色觉更恰当一些,但怕有人会和空间的维度混淆,所以就干脆叫三色视了)

2.视网膜上除了视锥细胞,还有视杆细胞。视杆细胞是用来在暗处看东西的,但它只有一种,不像视锥有好几种,所以它(几乎)没有任何辨色能力,诸位回想一下,在昏暗的房间中,也就是你能看见东西在哪,却没办法看清书上的文字这种亮度,你就是在使用视杆细胞——这时候你是看不到任何颜色的。

3.爬行动物拥有四种视锥细胞,所以是四色视,而当哺乳动物演化出来的时候,地面是爬行动物的天下(恐龙),哺乳动物被迫长期穴居,住在光线昏暗的洞穴中,且多为昼伏夜出,在这样的生活环境下,辨色能力就没那么重要了,而暗视觉却非常有用。所以哺乳动物在进化过程中,将四种视锥细胞舍掉了两种,给更重要的视杆细胞腾地方。

是的,哺乳动物都是二色视。

4.风水轮流转,一颗小行星砸灭了恐龙的霸主地位,哺乳动物得以重见天日,但二色视这个特征却被保留了下来。

(扩展阅读)直到灵长目学会了上树,一次偶然的基因突变(复制过程中多复制了一段),在猴子家族中埋下了三色视的基因,后来此基因随着采集成熟果实的生存竞争得以壮大,人类的三色视就是这么来的。然而这个基因却并不十分稳定,在现今人类中只占了大约94%的分布频率,另外6%的基因仍然是二色视。

也许你已经猜到了,没错,就是红绿色盲。和

有狐臭才是“正常”,没狐臭才是“变态”/链接

类似,红绿色盲才是传统基因,“正常色觉”才是变异出来的。

(红绿色盲还分红色盲/P型、绿色盲/D型,还有程度较轻的色弱,这里就不展开说了)

6月15日补充:很多人有兴趣问鸟类与人类的色觉对比,统一回复一下。

鸟类视锥细胞覆盖范围330-700,四个峰值是:黄(565)、青(508)、蓝(440)、紫外(370),波峰分布相当平均。

灵长目的覆盖范围是390-700,三个峰值是:黄(565)、绿(535)、蓝(430),波峰分布不均匀,黄绿离的较近。

其他哺乳动物只有黄(565)、蓝(430)两个。

(注:不同物种之间,波峰会有小幅变化,但性质不会变)

哺乳类的黄、蓝视锥与鸟类同源,丢掉的是青(508)和紫外(370),而灵长目的绿(535)是由原有的黄(565)变异而来。

大多数脊椎动物与鸟类相似,哺乳动物是特例,灵长目是特例中的特例。

5.说了这么多,就为点出这句话:(绝大多数)哺乳动物的色觉,相当于人类的红绿色盲。

————————————知识背景铺垫完毕————————————

毛发的颜色,有的是作为保护色,使自己隐藏在背景中不被敌方发现,使得捕食者难以发现or使得被捕者难以发现,比如蚱蜢、螳螂的草绿色,蝉的棕黑色,鱼类的腹白背黑。有的是作为警戒色,用非常鲜艳刺眼的方式告诉对方:「我有毒,别吃我」,比如一些毛虫、蜘蛛、蝴蝶的鲜艳颜色。

警戒色只有被猎食者才会用,而且它们一般是有毒的,保护色则二者都会用到,没有毒性限制。

哺乳动物身上没毒,毛发颜色都是保护色,但很多都是在绿色的树林、草丛中,披着一身黄皮,比如下面这只大猫……

…………

你在开玩笑吗?绿绿的树丛中一身鲜艳的橘红色,你是怕你不够扎眼吗?是怕羊儿鹿儿看不到你吗?你这到底是更方便捕猎,还是更方便把猎物吓跑?

其他哺乳动物我就不码了,大抵都是这个套路。

这能隐蔽个锤子?

铺垫了半天的知识背景终于派上用场了——哺乳动物大都是红绿色盲。

那么在其他哺乳动物眼中,它其实是这样的:

您看,妥妥的保护色吧。

当然,做成下面这样也可以:

这张和上一张是同一个意思,把树叶变成橙色或把老虎变成绿色,对于哺乳动物而言,没有什么本质区别,反正都是同一种颜色。

再进一步说,在哺乳动物眼中(以及人类的红绿色盲),三张图看起来几乎是一样的。

老虎不傻。

再来看看狮子。

我们眼中的狮子:

保护个牙刷!

但是……其他哺乳动物眼中的狮子:

或者:

分明妥妥的保护色!

(三张图对于哺乳动物而言并没有区别)

(其实这套图顺便可以检测出红绿色盲……)

(6月16日补充:读者的数量超乎我预料,而且还有不少红绿色盲的朋友,为了方便色盲朋友们理解三张图的区别,我将红蓝通道交换了一下,把色盲难以区分的橙、黄、绿换成了容易区分的绿、青、蓝,这样在普通人眼中三张图的差异,色盲朋友也可以体会到了

橙绿对比换成了蓝青对比,在普通人眼里对比程度差不多,色盲朋友可以参考。




为什么会这样?

原因很简单,当哺乳动物成为地面的主宰之后,它们的天敌或者捕猎对象,一般也是其他的哺乳动物,所以,很大程度上,保护色只需要骗过同为红绿色盲的其他哺乳动物就够了。

少部分例外,比如鹰捉兔子,对于兔子而言,每年死在鹰爪下的兔子,比起死于其他哺乳动物的同胞,实在是少的可怜。所以即使偶尔有那么一两次基因突变出绿兔子,也不会提升多少生存优势,反而可能连带其他疾病,于是就不会继续进化下去了。


很多人在评论中问到,若绿毛与橙毛没有优劣之分,那为何只有橙毛?

进化不是你想进,想进就能进,基因突变不是主动的,而是随机乱碰、不可控的。

绿毛这个性状本身是无害的,但你想突变出绿色素的基因,需要弄出一段全新的基因编码,这些编码都是靠胡蒙乱堆,蒙出来的,而不是专门为绿色素编译的,所以它一定会伴随其他的性状,而这些性状是没有规律的,绝大、绝大多数是对生存不利的。

(注:突变出绿毛与突变出三色视不一样,灵长目的三色视只是因为复制基因的时候出了差错,相当于抄代码的时候抄串了一行,除了辨色之外没有其他影响,而绿色素的产生要编码一段新的基因,几乎必然会产生其他的副作用

比如羊,有可能某次突变出的绿色基因同时伴有耳聋,对生存不利,过几代就会灭族了,又有一次绿毛变异同时伴有软骨病,那它会在幼年时最先被狮子吃掉,或者还有一次绿毛伴随心脏缺损,那它连活着出生都做不到。

既要产生绿毛基因,又不能有其他副作用,这是撞大运无法做到的,这种事情只能靠人工转基因。

(比如黄金大米,胡萝卜素对稻子而言是既无益、又无害的性状,那么便几乎不可能靠自然进化得到,只能靠人工植入“专门产生胡萝卜素又不产生其他副作用”的基因。)

绿毛能正常存活已属不易,若非取得绝对优势,是无法取代橙毛的。当然,如果一开始是绿毛,那么橙毛也很难后来居上。

一句话概括就是:橙毛捷足先登,绿毛对橙毛没有绝对优势,没有进化的条件。


(6月7日补充):

从另一个更颠覆世界观的角度解释:

按照大多数哺乳动物的视觉标准,那本来就是绿毛,绿和橙本来就是同一种颜色,是你们人类搅乱标准、硬要区分的。

这就好比人类说“动物为什么都多了一条尾巴”一样——不是动物多了一条尾巴,而是人类少了一条尾巴。

人类的视红和视绿基因是同一条基因变异出来的,它俩的实际差别很小,光谱峰值离得很近,这就导致了人眼对600nm-535nm这一段波长的变化“过于敏感”,说白了,橙和绿本来没那么大的差异,是人眼的视觉系统将其夸大化了。


另一方面,作为婚姻色,那就更不用解释了,婚姻色只能作用于同一物种之间,那么就更没必要进化出红毛绿毛了。

当然,对于已经进化到三色视的哺乳动物,鲜艳的婚姻色还是很管用的。

比如:

然而这仍然不是毛发的颜色,而是皮肤的颜色,哺乳动物在特定环境下需要红色或蓝色的时候,毛发仍然做不到,只能通过皮肤和毛细血管来实现了。

(山魈的图片删了,怕吓到小朋友……换成这位是想说:)

不,

许,

抖,

机,

灵。

发完图,才注意到,初音(站着的那个)的头发和衣服是讨论色盲问题很典型的颜色:

初音的头发、领带、袖口、裙摆,全部是青色的,但上衣是灰色的,这是红绿色盲(尤其绿色盲)很容易混淆的颜色。

而手里的葱是绿色的,对面两个小孩(镜音)的头发是黄色的,同样的道理。

于是画面就略显违和了,在普通人看来,葱是和初音搭配的(因为是同色系),而在红绿色盲看来,葱明显是从对面抢来的……

大概是这么个意思(谱外色实在是难弄,凑合看吧):

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