生命的色彩 : 我们为什么没有绿色的头发

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史钧：生物学博士，现任教于安徽科技学院。长期从事进化论领域的科普写作，擅长用轻松幽默的文笔介绍严谨的科学知识。曾出版科普作品《其实你不懂进化论》《疯狂人体进化史》《爱情简史》等，广受读者好评。

内容简介

百无一用的绿色毛发 对于其他动物来说，无论昆虫还是鸟类，绿色都是一种常见体色，因为绿色可以起到很好的保护作用、伪装作用，甚至是炫耀作用。对哺乳动物来说，情况却变得完全不同。哺乳动物之所以没有进化出绿色的毛发，是因为它们面临着前所未有的困境。仅就身份识别功能而言，幼仔体色就不可能采用绿色。试想一下，如果羚羊幼仔长着一身绿色的毛发，蹲在绿草丛中就等于彻底隐形，那么母亲该如何识别自己的孩子呢？那只会给母亲带来极大的困扰，而不是极大的方便。 所以在身份识别方面，绿色并非哺乳动物的首选颜色。 再来看看哺乳动物在警戒色方面的表现。 对于昆虫、爬行动物或者两栖动物来说，警戒色极其常见，用绿色来警戒天敌更是常规手段。哺乳动物却不然，虽然哺乳动物的毛发颜色很多，但很少起到警戒作用。不但肉食动物不会使用警戒色，草食动物也不会使用警戒色，所以狮子和羚羊都没有警戒色。 逻辑是这样的。 作为捕食者，狮子披上警戒色是没有意义的，那样只会远远地把所有猎物全部吓跑，徒然增加捕猎的难度。身披豪华警戒色的捕食者很有可能会活活饿死。正因为如此，所有捕食者都尽量让自己看起来暗淡而低调，尽量不在杀死猎物之前惊动它们，所以狮子的毛发只会是暗淡的棕黄色，显得低调而朴素。 作为被捕食者，羚羊披上警戒色同样没有意义，因为羚羊本身并没有什么毒性，恰恰相反，它们吃起来味道还不错。既然味美无毒，华丽的警戒色也就没有什么价值，否则只会成为华丽的招揽食客的广告。 只有个别哺乳动物例外，它们可能会动用警戒色。比如平头哥蜜獾，它们的背部长有一条长长的白色毛发，明显可以起到警戒作用。作为杂食动物，蜜獾并不处于食物链的顶端，它们还要面临许多天敌的威胁，比如狮子身材要比蜜獾高大许多，因此蜜獾的警戒色长在背部，可以让狮子一眼看见。它们之所以敢于向对手提出警告，是因为自身足够凶猛，或者带有臭腺，虽然毒不死对手，也能把对手熏得生不如死。还有一些住在洞穴里的肉食动物，出洞时往往脑袋先露出洞穴，它们的面部也会长出显眼的条纹——比如黄鼠狼的面部就带有明显的花纹，可以对敌人起到警戒作用。招惹刚刚露出洞穴的动物必然激起你死我活的搏杀。还有一种非洲冠鼠，本身无毒，却会将夹竹桃树皮中的毒液涂在自己的毛发上，等于自己给自己下毒。既然有毒，当然可以无所畏惧地警告敌人：你最好不要吃我，我真的有毒。为了起到很好的警告效果，这段有毒的特殊毛发就变成了显眼的白色，与灰色毛发形成鲜明对比，目的就是提醒捕食者千万不要看走眼。总地来说，哺乳动物对于警戒色的运用并不充分，因为它们没有强大的毒素作为后盾。羚羊就是因为无毒，狮子才可以放心捕杀。正因为如此，羚羊也不必发展警戒色。既然无毒，还能吓倒谁呢？ 既然不能用毒，又不能对战，羚羊还有什么可以对抗狮子的策略呢？ 自然选择已经给出了答案，那就是提高警惕，随时准备逃跑。现存的羚羊全部采取这个策略，凡是试图和狮子对战，或者决心把狮子毒死的羚羊，都没有机会留下自己的后代。 正因为如此，哺乳动物很少发展出合成毒素的能力。既然无毒，当然也就没有必要用警戒色来标榜自己，那样无异于花样作死。放弃了警戒色，也就意味着失去了进化出华丽体色的动力。 至于色彩的第三大功能——婚姻色，哺乳动物的表现同样不尽人意。 哺乳动物的毛发的根本任务是保暖，一般会随着季节变化而换毛，比如在秋天换上一层厚厚的绒毛，有助于顺利度过寒冷的冬天。而到了春季，又该脱去厚毛，换上一身单装，免得在夏天中暑。如此大规模的换毛，是一个系统性的全身工程，成本极高，需要大量的蛋白质和其他营养供应。所以，哺乳动物不会轻易换毛，就算为了交配也不行。毕竟哺乳动物的寿命相对较长，多数都能经历好几个交配季节，为了一次交配而付出巨大的代价，很难在有生之年实现收支平衡。所以，哺乳动物很少为了交配而换上一身全新的毛发。既然如此，它们的毛发颜色也就不会因为交配而发生变化，因为毛发染色必须与毛发生长同步，而不是像人类在理发店那样，在毛发生长完成之后再把它染成其他颜色。 有些雄性哺乳动物与雌性的毛色不同，但不是专门为了求偶，而是为了炫耀与展示，比如雄狮华丽的鬃毛，就算非求偶季节，也照样华丽。哺乳动物在求偶时主要依赖其他性信号，比如独特的气味，或者深情的吼叫。实在不行，还可以霸王硬上弓。所以，哺乳动物不会为了交配而披上鲜艳的婚姻色，既然如此，当然也就不会进化出有助于交配的鲜艳绿色。 综上可知，哺乳动物既不会进化出绿色的警戒色，也不会进化出绿色的婚姻色，那么就只剩下最后一种可能，即伪装色与保护色。 客观而言，哺乳动物确实需要毛发的保护，比如炎热沙漠中的胡狼，其毛发的颜色和沙子的不相上下。没有人会反对这个观点，即哺乳动物的毛发具有伪装和保护作用。 现在我们已经知道，高等植物为地球陆地定下了绿色的基调。在树叶和青草构成的绿色世界里，绿色的毛发应该是最好的保护色。请想象一下这样的画面，绿色的羚羊静静地蹲在绿色的草丛中，难道不是最佳的自我保护策略吗？或者一头绿色的狮子，悄悄地穿过绿色的草丛，神不知鬼不觉地靠近猎物，难道不是最佳的攻击策略吗？也就是说，披上一身绿色的毛发，无论对于捕杀猎物，还是逃避追杀，都有很好的伪装效果。可放眼世界，我们找不到一头绿色的狮子，也找不到一只绿色的羚羊。不只是狮子和羚羊，而是所有的哺乳动物，全部都没有进化出绿色的毛发。它们居然不约而同地放弃了具有最佳保护效果的绿色，这难道不令人感到奇怪吗？ 其实绿色对于哺乳动物来说，是有保护效果的，例如树懒，由于行动缓慢，毛发中间长满了细细的绿藻，给身体染上了一层淡淡的绿色。当树懒慢吞吞地在树上移动时，就像缓缓摇动的树影，明显可以起到迷惑对手的作用。树懒行动如此缓慢，却依然能够存活到现在，满身绿藻应该功不可没。军人在执行秘密任务时，也会穿上绿色的迷彩服，可见绿色确实能制造有效的伪装效果。 那么哺乳动物为什么没有进化出绿色毛发呢？ 有一种观点认为，哺乳动物没有绿色毛发，不是因为绿色毛发的保护效果不好，而是因为哺乳动物缺乏合成绿色色素的能力，以至于树懒不得不借助绿藻来给自己染色。 我们把这个观点称为色素理论。 那么哺乳动物为什么没有进化出合成绿色色素的能力呢？ 只要稍加注意，我们就会发现许多绿色动物。除了蝴蝶之类的昆虫，还有绿色的脊椎动物，比如鱼类、两栖动物和爬行动物。我们都见过绿色的热带鱼，比如孔雀鱼，还有绿色的蜥蜴和蛇。与哺乳动物的区别在于，它们都没有毛发，绿色直接从皮肤或者鳞片中产生，而皮肤色素则由色素细胞负责。其中有一种叫作彩虹色素的细胞，可以展示彩虹般迷幻的色彩。没有哪种单一色素可以制造出复杂的色彩效果，彩虹色素细胞当然也不例外。彩虹效果不是某种色素作用的结果，而是反射板作用的结果。 彩虹色素细胞中存在大量的微型反射板，可以将外界光线用复杂的方式反射回去，从而呈现从银白色到彩虹色等不同的迷幻效果，特别是与其他色素互补时，更是可以混搭出各种精致的色彩，这是青蛙和热带鱼的主要显色机制。也就是说，绿色青蛙的皮肤中并不含有绿色色素，而只是彩虹色素细胞在起作用。 与此类似，鸟类羽毛中也没有绿色色素，但鸟类照样可以展示华丽的绿色，因为羽毛主要依靠光的衍射作用展示色彩。相对于哺乳动物的毛发而言，鸟类的羽毛表面积比较大，可以构建细微的衍射光栅，再与色素结合，就可以呈现鲜艳的绿色。 由此可见，虽然许多动物都有绿色外衣，但都不是绿色色素作用的结果，而只能依赖其他途径。麻烦的是，这些显色途径在哺乳动物身上几乎被全部堵死了。 首先，哺乳动物身上披满了毛发。我们很少看到哺乳动物的皮肤，这导致皮肤中的色素细胞没有直接展示的机会。所以，哺乳动物放弃了彩虹色素细胞，同时也失去了制造迷幻色彩的能力。其次，哺乳动物的毛发过于纤细，无法像鸟类羽毛那样构建微妙的衍射光栅，因此也无法像鸟类那样展示复杂的色彩，当然也不能调配出绿色效果。这两大因素导致哺乳动物的毛发看起来相当单调，它们的色彩只能由毛发中的色素成分决定。 哺乳动物的毛发色素由皮肤色素细胞合成，主要有两大类色素：一类叫作真黑色素，主要呈黑色；另一类叫作褐黑色素，主要呈棕黄色。因为彩虹色素细胞的缺失，哺乳动物只能在这两种色素的基础上努力构建不同的色彩。真黑色素含量较大时，毛发就会呈现黑色，否则就呈现棕黄色。如果两种色素都缺，就是白色。这三种色彩几乎决定了所有哺乳动物的毛发色彩模式，要么黑色，要么棕色，要么白色，要么混色。比如白色的北极熊、黄色的橘猫、棕红色的小熊猫，还有一些混杂结果，比如灰色、茶色等。当不同色彩随机出现时，就是花色毛发，比如狸猫的毛发。不同色彩按照某种规则出现时，就会呈现条纹样式，比如斑马。无论怎么混搭，都绝不可能呈现绿色，因为绿色是最难构建的色彩，所以哺乳动物没有绿色的毛发。 这就是色素理论给出的答案。 你不能说色素理论错了，相反，色素理论是最接近真相的科学解释，不过不是最好的科学解释。因为色素理论只是提供了生化层面的原因，也就是近因，而我们需要的是远因，或者说终极因。我们必须进一步追问：为什么哺乳动物缺乏合成绿色色素的能力？ 有一种观点认为，哺乳动物缺乏绿色色素，是因为绿色并不会对哺乳动物起到保护效果，这个观点可以称为无效理论。 无效理论认为，哺乳动物不是蜥蜴，无法在树叶上生活，而只能生活在树干上、地面或地下，包括水中，在所有这些环境中，绿色都没有保护作用。既然如此，它们何必进化出绿色的毛发呢？ 无效理论却无法解释草原上的兔子或地鼠，它们主要在草丛里活动，绿色肯定有益无害，所以，无效理论并不能让人信服。 与无效理论相反的是高效理论，这种理论认为绿色不是没有保护效果，而是保护效果太好，结果大家都在草丛中迷失了自我，甚至都找不到配偶在哪里。也就是说，绿色走向了婚姻色的反面，以至于影响了哺乳动物的求偶与交配工作，自然得不到进化的机会。 这种解释同样缺乏说服力。许多昆虫都生活在草丛中，并且全身都是绿色，它们从不存在交配困难的问题。毕竟看不见对方还可以听得见对方，听不见还可以闻得到。动物彼此交换性信号的方式很多，叫声和气味都可以发挥作用。总而言之，影响交配绝不是很好的理由，否则所有保护色都应该被淘汰。 既然绿色有资格作为有效的保护色，那么哺乳动物为什么不去合成绿色色素呢？毕竟我们抬眼所见，到处都是绿色的植物，说明合成绿色色素并不存在无法跨越的生化鸿沟，哺乳动物为什么不去实现这个“小目标”呢？ 有一种理论认为，哺乳动物之所以没有进化出绿色的毛发，不是不能够，而是不需要，因为哺乳动物基本都是双色视觉，通俗地说就是色盲。红色光谱和绿色光谱的峰值非常接近，哺乳动物把这两种光谱做了简并处理，当作一种色彩来看待，所以表现为双色视觉。在双色视觉动物的眼里，绿色的保护价值基本可以忽略。因为无论绿色还是红色，甚至是棕色，在它们看来都差不多。 那么哺乳动物为什么会是双色视觉呢？ 要想理解其中的前因后果，我们不妨先从哺乳动物的起源说起。 在生活中，我们会注意到一个有趣的现象：每个人的头发颜色各不相同，有黑色、灰色、黄色、棕红色、银白色等，但就是没有绿色。对于生活在丛林中的早期人类来说，绿色的头发简直就是天然的迷彩服，可以起到完美的保护作用，那么人类为什么要放弃如此优异的自我保护装置呢？ “我们为什么没有绿色的头发”，史钧老师从这个饶有趣味、看似普通简单实则深奥复杂的小问题出发，串起诸多看似平常却暗藏玄机的进化论问题，如我们为什么能看到一个彩色的世界？为什么树叶是绿色的，大多数果实是红色的？为什么北极熊是白色的，狮子是棕色的，而非洲的斑马却有着黑白条纹？为什么哺乳动物的血液只能是红色？等，将恢宏的生命色彩进化史诗娓娓道出，揭示了不同生命会呈现不同色彩的奥秘。 为了找寻生命色彩的终极原因，史钧老师花费大量的时间和精力，就像知识丛林中的私家侦探，游走在不同的专业领域，用心寻找不同研究成果之间可能存在的内在联系，并用某种逻辑链条将它们串联起来，将零散的知识整理成一张完整的知识网络。 阅读《生命的色彩：我们为什么没有绿色的头发》，体验无疑是丰富的——烧脑又有趣。书中的知识点密集：从眼睛的进化到绿色的树叶与动物体色之间的因果关系，从不同毛色的热调节功能到红色的水果是如何让人类丢掉了尾巴……多种假说渐次铺陈，跨学科互动横向联通，叙述逻辑环环相扣，追根究底层层递进。我们感受到知识带来的巨大乐趣之外，也会为生命进化历程的曲折与壮观而惊叹不已：很多习以为常的东西，都是生命历经亿万年不断适应环境、不断调整自我的结果。在递进的进化阶梯上，每个环节都充满了奇妙的玄机；每一个问题的背后，都藏着一个甚至多个生与死的抉择。 史钧老师的诙谐风趣，我们在他的爆笑科普畅销书《疯狂人体进化史》中早已充分体味，新作《生命的色彩：我们为什么没有绿色的头发》知识点虽然略为硬核和烧脑，通俗易懂的行文里依然埋着不少让我们会心一笑的“梗”。我们轻轻松松便可大涨知识。 作为科普书，《生命的色彩：我们为什么没有绿色的头发》并不限于科普相关知识，更注重让我们了解知识背后的科学精神和科学方法。这些精神和方法是比单纯的知识更重要的思维财富，不但可以拓展我们的思维能力和知识视野，而且可以让我们跳出生物本能的约束，在更高的层次上观察自然、认识生命，对世界永远保持好奇心。