热带鸟类为何色彩斑斓？新的研究给出了自己的答案

一棵包含 9409 种鸟类的家族树使科学家们得以揭示为什么热带地区会有如此多样的色彩斑斓的鸟类，以及这些鲜艳的色彩是如何随着时间的推移而进化和扩散的。

阿尔贝蒂大裂谷中的蓝头太阳鸟：一种拥有五彩斑斓羽毛的热带鸟类。资料来源：约翰-贝茨，菲尔德博物馆

从您的窗户可以看到的鸟类色调因您所处的位置而异。在远离赤道的地区，鸟类通常表现出单调的颜色，而在靠近热带地区，您可能会观察到更多五颜六色的羽毛。与其他地区相比，热带地区的鸟类色彩绚丽，这让科学家们感到非常好奇。他们还对这些色彩斑斓的鸟类的起源提出了质疑，思考这些色彩斑斓的羽毛是在热带地区进化而来，还是这些鸟类的色彩斑斓的祖先是从其他地方迁徙到该地区的。

在发表于《自然-生态学与进化》（Nature Ecology and Evolution）杂志上的一项新研究中，科学家们建立了一个包含 9409 种鸟类的数据库，以探索色彩在全球的传播。他们发现，虹彩羽毛在鸟类生命树中出现了 415 次，而且大多数情况下都出现在热带以外的地区--所有现代鸟类的祖先很可能也有彩虹般的羽毛。

主要作者查德-埃利亚松（Chad Eliason）与菲尔德博物馆收藏的蜂鸟合影。图片来源：菲尔德博物馆凯特-戈勒姆比夫斯基（Kate Golembiewski

"几十年来，科学家们一直有这样一个假设，即热带地区的鸟类有更鲜艳或更多彩的物种，"芝加哥菲尔德博物馆研究科学家、本文第一作者查德-埃利亚松说。"我们想找到一种机制来帮助我们理解这些趋势--这些鲜艳的颜色是如何出现的，它们又是如何随着时间的推移在鸟类家族树上传播的"。

动物产生颜色有两种主要方式：色素和结构。细胞产生黑色素等色素，形成黑色和棕色。同时，结构色来自于光线在不同排列的细胞结构上的反弹方式。五彩斑斓，即根据光线照射物体的方式而变化的彩虹光泽，就是结构色的一个例子。

菲尔德博物馆收藏的天堂鸟。资料来源：凯特-戈伦比尔斯基，菲尔德博物馆

热带鸟类的色彩来自绚丽颜料和结构色的结合。埃利亚松的研究重点是结构色，因此他想探索热带鸟类色彩的这一要素。他和同事们梳理了 9409 种鸟类的照片、视频甚至科学插图--这是科学界已知的 1 万多种现存鸟类中的绝大多数。研究人员记录了哪些物种拥有多彩羽毛，以及这些鸟类的分布地点。

然后，科学家们将有关鸟类色彩和分布的数据与基于 DNA 的已有家谱结合起来，显示所有已知鸟类物种之间的关系。他们将这些信息输入一个建模系统，以推断虹彩的起源和传播。埃利亚森说："基本上，我们做了大量的数学工作。"

考虑到现代物种之间的关系和它们的分布地点，以及物种如何形成和颜色等特征如何随时间变化的总体模式，建模软件确定了我们今天看到的鸟类颜色最可能的解释：来自热带以外地区的色彩斑斓的鸟类往往在数百万年前来到该地区，然后分化出越来越多不同的物种。该模型还揭示了有关所有现代鸟类祖先的一个惊人发现。

鸟类是恐龙的一个特殊类群--已知最早的鸟类始祖鸟生活在1.4亿年前。8000万年前，鸟类的一个亚群--"新鸟亚纲"（Neornithes）进化而来，这个亚群是唯一在6600万年前的大灭绝中幸存下来的鸟类（和恐龙）。所有现代鸟类都是新鸟类的成员。埃利亚松和他的同事们制作的模型表明，8000万年前，所有新鸟类的共同祖先都长着彩虹色的羽毛，这些羽毛至今仍在鸟类家族树上闪闪发光。

"得知所有鸟类的祖先都是虹彩羽毛，我感到非常兴奋，"埃利亚松说。"我们之前已经通过检查羽毛化石和保存下来的羽毛中产生色素的结构，找到了虹彩鸟类和其他有羽毛恐龙的化石证据。因此，我们知道早在白垩纪就存在虹彩羽毛--这些化石有助于支持我们模型中的观点，即所有现代鸟类的祖先也是虹彩的。"

第一种新鸟类很可能是彩虹色的这一发现可能会对古生物学产生重要影响。埃利亚森说："既然我们知道要去看，我们可能会在化石记录中发现更多的彩虹色。"

虽然这项新研究揭示了虹彩是如何在数百万年的时间里通过鸟类家族树传播开来的，但一些重大问题依然存在。埃利亚森说："我们仍然不知道虹彩最初为什么会进化。虹彩羽毛可以被鸟类用来吸引配偶，但虹彩也与鸟类生活的其他方面有关。例如，树燕在湿度变化时会变色，所以彩虹色可能与环境有关，也可能与羽毛的另一种物理特性有关，比如防水性。但更多地了解热带地区为何会出现如此多的彩虹色鸟类，可能会帮助我们理解彩虹色进化的原因"。"

编译自/scitechdaily.