“大自然的五光十色是它展露的微笑”,鳥類羽毛的顏色則是其中最絢麗多彩的代表之一。鳥類羽毛的繽紛色彩主要來源於兩種途徑:色素色彩(也可以稱為化學色彩)和結構色彩。色素色彩顧名思義來源於色素的沉澱,而結構色彩則是由於羽毛內部的特殊結構與光學作用共同產生的效果。與色素色彩相比,結構色彩可以形成更豐富的顏色,也是鳥類羽毛顏色多樣性的主要來源,而其中鮮豔的彩虹色結構色彩更是在大自然中獨樹一幟。而這種獨特顏色的出現與鳥類羽毛中一種特殊的細胞器——黑素體形態的演化息息相關。例如,蜂鳥羽毛擁有變化莫測的絢麗色彩,科學家在與其它鳥類的羽毛進行對比後發現,蜂鳥羽毛中的黑素體擁有特化的結構:不僅扁平,還是中空的。正是因為具備了這一複雜的黑素體結構,當光線照在羽毛上時,不同角度的反射就會產生閃爍的絢麗色彩。那麼鳥類是從什麼時候開始擁有了鮮豔的彩虹色羽毛呢?
回答這樣的問題,人們首先想到的應當是在羽毛化石中尋找偏平的黑素體、中空的黑素體、或者既偏平又中空的黑素體,瞭解它們在羽毛演化中首次出現的時間。其中扁平的黑素體,現時最早出現在侏羅紀的巨脊彩虹龍的羽毛中,但中空結構的黑素體一直未在化石中發現。
近期,《國家科學評論》(National Science Review)線上發表了南京大學泮燕紅教授、趙濤博士,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所李志恒副研究員、王敏研究員和臨沂大學王孝理教授、鄭曉廷教授等對一件1.3億年前的始孔子鳥標本的羽毛化石的最新研究結果。他們通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡觀察,並結合類比埋藏實驗,首次在這件標本的頭部的羽毛中找到了中空結構的黑素體。
這項研究表明早在1.3億年前的鳥類中就已經演化出了中空的黑素體結構,囙此擁有了擴展羽毛色彩的基礎,尤其是為鮮豔的彩虹色的出現奠定了基礎。
圖1.形成彩虹色結構色彩的四種黑素體結構類型
圖2.始孔子鳥頭部羽毛化石中的中空黑素體結構。B,比例尺1000nm;C,比例尺200nm。
文章連結:https://doi.org/10.1093/nsr/nwab227