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世界头条：动物王国中的皮肤亮色的不同作用

来源：科普中国

图片描述：毒箭蛙（poison dart frog）遍布中美洲和南美洲的潮湿热带森林中。 众所周知，它们从出生开始就表现出多种鲜艳的色彩。 这些充满活力的警告颜色暗示了它们皮肤内发现的致命毒素。 某些物种的个体携带的毒素足以杀死——理论上——多达 10 名成年人。图源：Da Vinci Science Center

一只鲜红色的朱红霸鹟（vermilion flycatcher）坐在高高的树上。这种鸣禽的雄性用红色羽毛来吸引雌性。与此同时，一条亚利桑那州山王蛇（Arizona mountain kingsnake）在下面的岩石中爬行。它鲜活的红色、黄色和黑色模仿了有毒的珊瑚蛇（coral snake），以避开捕食者。但为什么这两个物种进化出相似的颜色，却发送完全不同的信息呢？

亚利桑那大学（University of Arizona）的研究人员着手更好地了解陆生脊椎动物的色彩模式是如何进化而来的。他们发现，动物亮色的功能与其祖先的活动模式之间存在着强烈而一致的联系。研究发现，使用鲜艳颜色作为性信号的物种是白天活动的祖先的后代。相反，那些使用警戒明亮颜色警告捕食者该物种有毒的物种，其祖先在夜间活动。


(相关资料图)

这项研究发表在《进化》杂志上，由阿利桑那州立大学生态与进化生物学系的扎卡里·恩贝茨（Zachary Emberts）和约翰·维恩斯（John J.Wiens）完成。他们的发现为理解当今许多色彩丰富的物种之间的进化差异打开了大门。

生态学和进化生物学教授、论文高级作者维恩斯说：“这种模式似乎普遍适用于陆地脊椎动物，这一群体约有40000个物种，经过3.5亿年的进化。一个物种如何产生颜色并不重要。鸟类产生红色的方式不同于蜥蜴产生红色的方法，但这种昼夜活动的一般模式仍然有效。”

研究人员说，色彩鲜艳的蜥蜴和鸟类通常将其颜色作为配偶的性信号。相比之下，色彩鲜艳的两栖动物和蛇通常展示它们作为捕食者的警告信号。许多这种两栖动物和蛇是昼间活动的，这意味着它们白天活动，而它们的祖先是夜间活动的，或在夜间更活跃。

结果表明，警告颜色与当前昼夜活动之间没有明显的联系。然而，当科学家们使用进化关系和统计数据来估计这些物种祖先的昼夜活动模式时，出现了一种模式：性信号色与白天活动的祖先有关，而警告色与夜间生活的祖先有关。

在它们进化的早期，大多数被研究物种的祖先最初都是单调乏味的。随着时间的推移，生动的色彩在许多不同的血统中分别演化。阿利桑那州立大学生态与进化生物学系博士后研究助理、该论文的第一作者恩贝茨说，因为它们帮助动物生存和繁殖，鲜艳的颜色模式得以建立并传给后代。

“我们今天在物种中看到的特征可能是它们进化历史的结果，”他说。“我们正在寻找进化模式，所以我们做了两个单独的分析，一个使用了它们当前的昼夜活动，另一个使用它们祖先的昼夜行为。”

两栖动物和蛇的祖先在黑暗中与自己物种的成员交配和互动。拥有鲜艳的颜色对它们来说没有任何性优势，因为潜在的伴侣看不到这些颜色。根据研究人员的说法，夜间视觉性信号的缺失可能为强烈的颜色进化提供了可能性，以达到一种截然不同的目的：向食肉动物发出警告信号。

维恩斯说：“即使在没有眼睛的物种中，警示色也已经进化出来了。大多数蛇或两栖动物是否能看到颜色是值得怀疑的，因此它们明亮的颜色通常用于向捕食者发出信号，而不是向同一物种的成员发出信号。”

图片描述：亚利桑那山王蛇，无毒。它们的颜色与有毒的珊瑚蛇相似。这种颜色演变为一种保护免受捕食者的机制。图源：John J. Wiens

研究人员有另一个想法可以帮助解释这个结果。

恩贝茨说：“这种趋势最直接的潜在解释是动物在不活动时受到干扰。当它们白天睡觉时，被捕食者骚扰时，明亮的颜色变得很重要。”

维恩斯指出了红眼树蛙（red-eyed tree frog）的例子，这是一种在中美洲热带雨林中发现的以绿色为主的青蛙。打盹时，它均匀的绿色与周围的树叶融为一体。当被捕食者惊吓时，青蛙可以露出红色的眼睛、亮橙色的手和脚，以及鲜艳的蓝色和黄色侧翼。意外的亮色可能会让青蛙有足够的时间逃跑。

研究人员分析了1824种陆地脊椎动物的数据，寻找白天活动与夜间活动与动物亮色功能之间的相关性。

他们将颜色归类为警告信号，如果一个物种符合有毒或难吃的条件，或者模仿其他具有这些吓人特征的物种。如果一种性别的物种在性成熟时通常会出现鲜艳的颜色，而另一种性别的该物种则不会，那么颜色就被归类为性信号。

维恩斯说：“动物通常将这些颜色用作性信号或警告信号，很少两者兼而有之。”

研究人员分析了一个物种是昼夜活动的，是否有明显的颜色，以及这些颜色是否被用作警告或性信号。“醒目”的颜色包括红色、橙色、黄色、蓝色和紫色。很少有物种生活在色彩斑斓的环境中，所以这些动物鲜明的颜色从自然背景中脱颖而出。结果表明，这种亮色用于两种不同目的的程度大致相同，蓝色是个例外。

恩贝茨说：“有趣的是，对于红色、橙色和黄色等颜色，它们的使用频率类似，既是躲避捕食者的一种方式，也是吸引异性的一种方法。另一方面，蓝色更经常与交配联系在一起，而不是与躲避捕食者联系在一起。”

研究人员的分析包括了陆生脊椎动物的所有主要类群——两栖动物、哺乳动物、鸟类、鳄鱼、海龟、蜥蜴和蛇。

维恩斯和恩贝茨计划进一步研究其他动物、昆虫和植物的颜色演变。此外，他们希望确定显眼的颜色最初是什么时候进化的，以及它们的功能是如何随着时间的推移而变化的。

原文参看：https://phys.org/news/2022-10-bright-animal-kingdom-intimidate.html

编译：Daisy审核：Sara编辑：Pierre

关键词： 研究人员 两栖动物 警告信号

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