鳥類是動物界色彩最鮮豔的生物之一，它們喜歡用各種鮮豔的顏色來裝飾自己羽毛，以及自己的喙。關於鳥類如何獲得這些顏色，這點與其它生物一樣，最常見的方法是色素，鳥類是利用色素的天才，它們要么在食物中提取，要么自己製造。

當然，還有其它的方法，其中包括透過改變自己羽毛結構來製造顏色，這個被稱為結構色，鳥類也是這方面的天才。

△ 這種極樂鳥的黑色就是一種結構色

在色素方面，幾乎所有長著鮮紅色、橙色和黃色羽毛或喙的鳥類都使用一組被稱為類胡蘿蔔素的色素來產生顏色。

不過，鳥類本身無法直接製造類胡蘿蔔素，它們必須從它們吃的植物中獲取這些色素。

鸚鵡是這項規則的例外，它們進化出了一種全新的方法來製造獨特的色素，被稱為鸚鵡黃素。

要了解這些色素並不是一件困難的事情，科學家早就已經知道這些不同的色素，但是鳥類如何利用這些色素改變顏色背後的生化和遺傳基礎尚不清楚。

最近的兩項獨立研究為了解這一謎團提供了重要見解，其中一項研究發表在《當代生物學》上——由丹尼爾·胡珀領導，另一項研究由葡萄牙生物學家羅伯托·阿博雷領導，發表在《科學》。

這兩項新研究涉及大量國際研究人員，他們利用基因定序的最新進展來檢查基因組（動物的完整DNA 組）的哪些區域決定了鸚鵡和雀類自然的從黃色到紅色的顏色變化。

有趣的是，儘管這兩組鳥類使用不同類型的色素來呈現多彩的色彩（鸚鵡使用自身的鸚鵡黃素，雀類使用獲取的類胡蘿蔔素），但科學家發現它們的進化方式卻相似。

鸚鵡的單一酶

發表在《科學》上的文章，研究對像是琥珀鸚鵡（Pseudeos fuscata），這是一種原產於新幾內亞的鸚鵡，它們的羽毛呈黃色、橙色或紅色。

研究發現，黃色和紅色羽毛顏色的變化與一種名為ALDH3A2的酵素有關，將紅色的鸚鵡黃素轉化為黃色。

方法是：當正在發育的羽毛含有大量這種酵素時，它們會變成黃色；當羽毛中的酵素較少時，它們則會變成紅色。

科學家發現，這個酵素也能解釋許多其他種類的鸚鵡的顏色變化，這些不同鸚鵡已經獨立進化出了從黃色到紅色的顏色變化。

雀類的兩個特殊基因

發表在《當代生物學》的文章，其研究對象則是長尾草雀（Poephila acuticauda），這是一種原產於澳洲北部的鳴禽。

該鳥有兩個雜交亞種，其喙色不同，一個亞種是黃喙，另一個則是紅喙。

鳥類從食物中攝取的大多數類胡蘿蔔素色素都是黃色或橙色，因此鳥類的身體在食用這些色素後必須以某種方式改變其化學性質，才能產生紅色。

這項研究調查了野生長尾草雀在整個分佈範圍內這一特徵的變異，以及被測鳥類基因組的變異。

結果表明，它們喙的顏色主要與兩個基因有關—CYP2J19和TTC39B。

這兩個基因共同推動食物中的黃色類胡蘿蔔素轉化為紅色類胡蘿蔔素。

長尾草雀研究的圖解摘要，圖片來源：Daniel Hooper等人

不過，長尾草雀的黃色似乎是由基因突變引起的，這種基因在喙上關閉，而在身體其他部位，如眼睛則保持這些基因。

透過將這些顏色基因的DNA代碼與其他雀類的DNA代碼進行比較，研究人員還發現，現代長尾草雀的祖先有紅色的喙，但現在突變的黃色喙逐漸變得更加普遍。

鳥類改變顏色比想像簡單

這兩項研究共同展示了鳥類顏色背後的生化和遺傳基礎！

在鸚鵡和雀類中，導致黃色變紅的突變並沒有改變相關酵素的功能，相反，它們影響了這些酵素活躍的位置和時間。

這就像在現有的燈開關上安裝調光器來改變房間的照明，而不是拆除整個燈具。

科學家也表明，在鸚鵡和雀類的野生族群中，僅僅幾個基因的突變就能大幅改變色素的化學結構——足以造成紅色和黃色的差異。

另外，關鍵基因透過酵素的作用改變色素分子的化學結構，而酵素只需在色素中加入一個氧原子即可。鸚鵡的鸚鵡黃素從鮮紅色變成鮮黃色，而雀類的類胡蘿蔔素則相反，從鮮黃色變為鮮紅色。

©詹姆斯

大自然的奇蹟

自從達爾文使用鳥類顏色闡述自然選擇進化論以來，鳥類顏色的演化就一直是人們關注的焦點。

這兩項新研究向我們展示了幾個基因和單一氧原子的添加如何改變鳥類顏色，創造出看起來完全不同顏色的新形態。

而這種新形態可能會在演化意義上改變動物，因為或許它們會對某些特定潛在伴侶更有吸引力，並完全排除掉另外一些潛在的伴侶，而這極有可能導致一個新物種的起源。

如果您仔細觀察周圍的鳥類，您會發現，我們周圍看到的近親鳥類物種之間，最明顯的區別就是它們的顏色。

有時候大自然是如此奇妙，只因一個氧原子的改變就能創造出新物種。

講道原文：https://theconversation.com/a-single-atom-can-change-the-colour-of-a-bird-these-are-the-genes-responsible-242685

文獻：

[1].https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.10.019

[2].https://doi.org/10.1126/science.adp7710