“科学家：揭晓动物的彩色视觉能力”

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妙书斋 【科技在线】 北京时间8月9日消息，据国外媒体宣传，动物是鲜活的色彩，伴随着黄蜂嗡嗡叫声，它们释放出 黄色警告 ，鱼类巧妙地利用身体颜色，隐藏在掠食者的视线之内，鱼类身体颜色颇似穿过涟漪池塘的斑纹光线。动物之所以拥有颜色，是因为其它动物能够看到它们。 自然界非常艳丽，难怪科学家数百年以来对于研究动物的颜色非常喜爱，即使是今天，关于动物视觉、创造和采用色彩仍是生物学引起人的问题。 在过去几年里，动物视觉仍存在着未解之谜，因为色彩研究人员仅是人类，这意味着他们无法看到其它动物所看到的丰富鲜艳色彩。但是，目前新技术将揭晓这一神秘面纱，便携式超光谱扫描仪和相机非常小，可以装配在鸟类头部，将有助于生物学家看到一点无法发现内在的事物，正如《科学》杂志刊登的一篇科学报道，这将是一个全新的世界。 一只雄性孔雀展开美丽的尾巴，它在向雌性释放求爱信号，研究显示，雌孔雀并不关注美丽的羽毛，而是被雄孔雀的屁股所吸引。 生命视觉 动物视觉的原理是：光子打击在岩石、植物或者其它动物的表面，其表面吸收一点光子，将另外一点光子反射，还有一点发生折射。这一过程都是基于色素和结构的分子排列，一点光子通过某些方法进入动物的眼睛，眼睛的特殊细胞传输这些光子信号至动物的大脑，而大脑能够将这些信号像颜色和外形进行解码拆析。 是大脑决策有颜色物体是否是清楚兴趣的结构，不同于来自树木、沙子、天空、湖泊的光子，如果它成功了，将决策是否这些色彩事物是食物、潜在配偶或者是掠食者。研究报告合着作者、美国耶鲁大学鸟类学家理查德 普鲁姆(richard prum)说： 色彩生物学是多而杂的级联事情。 动物早的视觉模式只有光亮和黑暗，也就是说，基础的灰度级视力可能首先进化，因为动物可以预期黎明，以及感知掠过的阴影，早类似眼睛的结构 扁平的感光细胞，可能无法解析越来越多的事物。研究报告合着作者布里斯托大学行为生态学家英尼斯 卡西尔(innes cuthill)说： 仅采用光亮和黑暗的问题在于外界新闻是完全吵闹的，并且，存在一个问题是怎么明确一个事物的停止，以及另一个事物的开始。 就像高端智能手机一样，很高的分辨率和明亮色彩将更加吸引客户，就分辨率来说，眼睛中的光敏细胞进化数百万年时间，终形成充满液体、存在晶体的球状体;对于色彩来说，需要更深入地注意哪些光敏细胞，锲入其表面的蛋白质是视蛋白，每次它们被光子击中，将转换信号为抵达原始动物未快速发展大脑的电刺激。 原始的光亮/黑暗视蛋白将突变成分割状态，能够直接探测到特殊波长等级，色觉是很重要的，以至于它在动物世界中多次独立进化，例如：软体动物、节肢动物和脊椎动物。 事实上，原始鱼类具有四种不同的视蛋白，能够感知四种光谱 红色、绿色、蓝色和紫外线。这种四重视觉能力叫做 四色视觉 ，恐龙可能具备这种能力。因为恐龙可能是现代鸟类的祖先，多个鸟类也具有 四色视觉 。 但是现代哺乳动物的视觉并非如此，这可能是因为早期哺乳动物是夜间活动的小动物，它们在黑暗环境中进化了1亿多年时间，试图不使被拥有四色视觉的恐龙吞食。普鲁姆说： 在这一时期，早期哺乳动物从它们的祖先继承获得多而杂的视觉系统，相比之下，人类拥有一支改造的色觉系统，而鱼类、鸟类和多个蜥蜴的色觉比人类更加丰富。 实际上多数猴子和猿类都是二原色视者，它们看到的世界是淡灰色和淡红色调的。科学家认为，早期灵长目动物恢复了三色视觉，这是因为它们发现树木上有新鲜水果和不成熟树叶，这意味着存在富有营养的食物。但是不管你多么喜欢秋天的颜色，这个色彩斑斓的世界并没有给予我们太多精彩的色觉，虫子和鸟类是大受益者。普鲁姆说： 开花植物不断进化，能够向传粉昆虫释放信号，一般人们会认为传粉是一个美丽的偶遇，事实上关键在于昆虫和鸟类视觉光谱上存在重叠。 新研究发现螳螂虾并非拥有3-4种色觉受体，而是拥有12种不同的色觉受体。 颜色覆盖 随着动物们获得感知颜色的能力，动物进化开始了一场展示竞赛 色调和模式将有助于动物幸存下来，也成为动物幼年生存技能的标志。自然界每一种色彩表达都可以传播信号或者具有含蓄性。 例如： 警戒态(aposematism) 是用于警告的颜色，蝴蝶明亮的颜色表达一种信号： 不要吃我，否则你会生病。 保护色 是一种用于伪装的颜色，此外，还有用于 社会交往 的色彩表达，以及与异性交配的色彩含蓄。你知道雌狮更喜欢深棕色的雄狮吗?或者你知道胡蜂能识别每只胡蜂的模样吗?美国密歇根大学昆虫学家伊丽莎白 蒂贝茨(elizabeth tibbetts)说： 一点黄蜂身体上有小黑点，其作用相当于空手道的腰带，这将含蓄其它黄蜂不要试图与它打斗。 但是动物采用两种截然不同的做法显示颜色，第一种是色素，由色素细胞(涉及爬行动物、鱼类和头足类动物)和黑色素细胞(涉及哺乳动物和鸟类)产生色素，它们吸收了大部分光线波长，仅反射了少量，从而限制了它们的范围和亮度。例如：多数动物不能自然产生红色视觉，它们只能从一种叫做类胡萝卜素的植物化学物质中合成。 动物制造色觉的另一种做法是纳米结构，昆虫、鸟类都是色觉基础结构专家，与颜料相比，纳米结构是令人难以置信的，结构着色体散射光线形成明亮色彩，例如：宽尾蜂鸟上闪烁的彩虹色，或者金色圣甲虫的金属状外壳。目前，科学家并不完全清楚彩虹色是怎么进化，或许是向配偶发出信号，但为什么一直持续，这是为什么呢? 斑马身体的条纹图案具有很好的伪装性。 破解生命中的彩虹色 彩虹色的问题与科学家关于动物着色的问题十分相近，他们能理解彩虹色在大范围内的作用，但是仍存在着一点细微差别可以分辨出来。 美国加州大学戴维斯分校野生动物学家蒂姆 卡罗(tim caro)说： 雄性孔雀的尾巴非常美丽，这对雌性孔雀留下了深刻印象。但是雌性可能以不同的方法打动雄性。人们一般会盯着孔雀羽毛末端闪烁的眼睛状图案，而雌孔雀一般会盯着尾羽的底部，正是雄性孔雀的屁股吸引了雌性。为什么雌孔雀会认为长羽毛的雄性屁股非常性感呢?目前没有什么人知晓。 另一项新技术 先进纳米材料，可使科学家重建动物将光线弯曲成彩虹色的能力，通过重建这些纳米结构，科学家能够发现动物制造纳米结构的基因重要性。 同样地，科学家使用新放大技术观看动物的眼睛结构，发现螳螂虾并非拥有3-4种色觉受体，而是拥有12种不同的色觉受体，以及拆析它们怎么在迷幻效果的高光谱饱和色觉受体中观看自然界事物。这并非完全真实的，螳螂虾色觉通道并非总是连接在一起，并不像其它动物。卡罗说： 我们正在考虑，或许哪些颜色受体是在其它非色彩信号作用下打开或者关闭。 但很可能重要的生物色觉现代革新做法是从不同学术行业将不同的专家凝聚在一起，卡罗说： 目前有多个其它行业的专家开始研究动物色觉效果，他们包括：行为生物学家、神经生理学家、人类学家和结构生物学家等。

这些专家来自世界各地，卡罗尔将这些专家集中在一起的理由是，最终将所有科学分支合并，从而在全球范围内全面了解动物的色觉。 理解动物色觉的关键技术不是照相机和纳米表面。 动物色觉是一个非常复杂的系统，就像飞机许多复杂的结构，以及线路交叉重叠的网络。