一棵包含9409 種鳥類的家族樹使科學家們得以揭示為什麼熱帶地區會有如此多樣的色彩斑斕的鳥類，以及這些鮮豔的色彩是如何隨著時間的推移而進化和擴散的。

阿爾貝蒂大裂谷中的藍頭太陽鳥：一種擁有五彩斑斕羽毛的熱帶鳥類。資料來源：約翰-貝茨，菲爾德博物館

從您的窗戶可以看到的鳥類色調因您所處的位置而異。在遠離赤道的地區，鳥類通常表現出單調的顏色，而在靠近熱帶地區，您可能會觀察到更多五顏六色的羽毛。與其他地區相比，熱帶地區的鳥類色彩絢麗，這讓科學家們感到非常好奇。他們也對這些色彩繽紛的鳥類的起源提出了質疑，思考這些色彩斑斕的羽毛是在熱帶地區進化而來，還是這些鳥類的色彩斑斕的祖先是從其他地方遷徙到該地區的。

在發表於《自然-生態學與演化》（Nature Ecology and Evolution）雜誌上的一項新研究中，科學家建立了一個包含9409 種鳥類的資料庫，以探索色彩在全球的傳播。他們發現，虹彩羽毛在鳥類生命樹中出現了415 次，而且大多數情況下都出現在熱帶以外的地區–所有現代鳥類的祖先很可能也有彩虹般的羽毛。

主要作者查德-埃利亞松（Chad Eliason）與菲爾德博物館收藏的蜂鳥合影。圖片來源：菲爾德博物館凱特-戈勒姆比夫斯基（Kate Golembiewski

「幾十年來，科學家一直有這樣一個假設，即熱帶地區的鳥類有更鮮豔或更多彩的物種，」芝加哥菲爾德博物館研究科學家、本文第一作者查德-埃利亞松說。 「我們想找到一種機制來幫助我們理解這些趨勢–這些鮮豔的顏色是如何出現的，它們又是如何隨著時間的推移在鳥類家族樹上傳播的”。

動物產生顏色有兩種主要方式：色素和結構。細胞產生黑色素等色素，形成黑色和棕色。同時，結構色來自於光線在不同排列的細胞結構上的反彈方式。五彩斑斕，即根據光線照射物體的方式而變化的彩虹光澤，就是結構色的例子。

菲爾德博物館收藏的天堂鳥。來源：凱特-戈倫比爾斯基，菲爾德博物館

熱帶鳥類的色彩來自絢麗顏料和結構色的結合。埃利亞鬆的研究重點是結構色，因此他想探索熱帶鳥類色彩的這個要素。他和同事們梳理了9409 種鳥類的照片、影片甚至科學插圖–這是科學界已知的1 萬多種現存鳥類中的絕大多數。研究人員記錄了哪些物種擁有多彩羽毛，以及這些鳥類的分佈地點。

然後，科學家將有關鳥類色彩和分佈的數據與基於DNA 的已有家譜結合起來，顯示所有已知鳥類物種之間的關係。他們將這些資訊輸入一個建模系統，以推斷虹彩的起源和傳播。埃利亞森說：”基本上，我們做了大量的數學工作。”

考慮到現代物種之間的關係和它們的分佈地點，以及物種如何形成和顏色等特徵如何隨時間變化的總體模式，建模軟體確定了我們今天看到的鳥類顏色最可能的解釋：來自熱帶以外地區的色彩繽紛的鳥類往往在數百萬年前來到該地區，然後分化出越來越多不同的物種。該模型還揭示了有關所有現代鳥類祖先的一個驚人發現。

鳥類是恐龍的一個特殊類群–已知最早的鳥類始祖鳥生活在1.4億年前。 8000萬年前，鳥類的一個亞群–“新鳥亞綱”（Neornithes）進化而來，這個亞群是唯一在6600萬年前的大滅絕中倖存下來的鳥類（和恐龍）。所有現代鳥類都是新鳥類的成員。埃利亞松和他的同事們製作的模型表明，8000萬年前，所有新鳥類的共同祖先都長著彩虹色的羽毛，這些羽毛至今仍在鳥類家族樹上閃閃發光。

「得知所有鳥類的祖先都是虹彩羽毛，我感到非常興奮，」埃利亞松說。 「我們之前已經透過檢查羽毛化石和保存下來的羽毛中產生色素的結構，找到了虹彩鳥類和其他有羽毛恐龍的化石證據。因此，我們知道早在白堊紀就存在虹彩羽毛–這些化石有助於支持我們模型中的觀點，即所有現代鳥類的祖先也是虹彩的。

第一種新鳥類很可能是彩虹色的這項發現可能會對古生物學產生重要影響。埃利亞森說：”既然我們知道要去看，我們可能會在化石記錄中發現更多的彩虹色。”

雖然這項新研究揭示了虹彩是如何在數百萬年的時間裡透過鳥類家族樹傳播開來的，但一些重大問題仍然存在。埃利亞森說：「我們仍然不知道虹彩最初為什麼會進化。虹彩羽毛可以被鳥類用來吸引配偶，但虹彩也與鳥類生活的其他方面有關。例如，樹燕在濕度變化時會變色，所以彩虹色可能與環境有關，也可能與羽毛的另一種物理特性有關，例如防水性。 但更多地了解熱帶地區為何會出現如此多的彩虹色鳥類，可能會幫助我們理解彩虹色進化的原因”。 “

編譯自/ scitechdaily.