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色彩地带

(文/Ed Yong)白色背景上的果蝇翅膀看起来平淡无奇。除了一些棕色小斑点之外,没有其他特点。但眼睛是会骗人的,如果将它们的翅膀放在黑色背景上,就会瞬间幻化出斑斓的色彩。橙色、蓝色、绿色、紫色,似是彩虹在翅膀上舞动,唯独缺少了红色。

法国科学家Claude Charles Goureau1843年首先发现了这些鲜艳的色彩,但之后这一发现却被埋没了,“显然没有被当代生物学家注意到”。每当发现了一种新的黄蜂或者苍蝇,人们几乎从来不会提到它们翅膀的颜色。而昆虫中有关色素的研究甚至被描述成“黑白电影的进化”,这简直就是蒙着眼睛走在画廊里。

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最近,隆德大学的Ekaterina Shevtsova帮助我们摘掉了这层蒙眼布。她通过对一些物种在黑色背景下的摄影,发现了这个隐藏的彩色世界,其美丽程度足以和那些传统的漂亮昆虫匹敌。“要是说苍蝇或者黄蜂的翅膀图案不如蝴蝶的丰富多彩,那就太过时了”她说。

Shevtsova发现,不同物种的翅膀上有其独特的涡旋、斑点和条纹图案,且闪烁着绚烂的色彩。昆虫们也许可以用翅膀互相交流,识别同类,昆虫科学家也可以用同样的方法区分那些外形相似的物种。

不仅如此,Shevtsova还弄清了这些图案是如何形成的,它们是“结构颜色”,不是色素的作用,而是翅膀显微结构的产物。当一束光打到翅膀上时,大部分光线直接透过,大约20%左右被反射。其中一部分被表层反射,而剩下的光线穿过薄薄的一层翅膀薄膜,被底层反射。

这两束反射光线相互叠加,产生了浓烈鲜明的颜色。具体看到什么色彩,取决于那一点的翅膀厚度。由于翅膀的厚度并不均衡,因此,昆虫就能在翅膀上反射出彩虹了。这种现象其实就是“薄膜干涉”,和水面油膜上彩虹的产生原理是一样的。

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如果翅膀放在白色表面上,薄膜干涉产生的颜色就会完全被背景的白光淹没,这也解释了为什么之前很少有人提到翅膀上的彩虹,因为,昆虫学家通常会在一块白板上研究标本。但要想看到它们真正的华丽细节,就得在有色背景下,其中黑色最好,因为它能吸收一切透过翅膀的光线,从而肉眼只能看到翅膀反射的那部分光线。绿色也不错,毕竟这才是昆虫所处环境的颜色。

Shevtsova把这种颜色叫做“翅干涉图案”,简称WIP,她认为这是对其它昆虫发出的信号。首先,这些昆虫看不到红色,而翅膀上唯一无法反射出的颜色刚好就是红色。雄性和雌性昆虫通常有不同的图案,这又暗示着性别选择可能也会对WIP有影响。

WIP还有物种特异性,这对昆虫学家来说是个福音。不同种的小型黄蜂和苍蝇看起来常常差不多,区分它们并给它们定种是个艰巨的工作,科学家需要一丝不苟地检查它们的身体结构、观察其行为特征,甚至进行基因分析。但Shevtsova认为,只要用WIP就能搞定。

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通过研究这些图案,她区分了五种不同的黄蜂,其中三种是生物学上的新品种。粗看起来这些黄蜂都差不多,但缤纷的翅膀图案会泄露它们的真实身份。

最棒的是,这些图案经得起时间的考验,在博物馆的黑幕布之前,你可以看到那些在抽屉里放了一百多年的标本,它们的翅膀仍旧闪着彩光。色素会消褪,而WIP却能长存,因为它们是由翅膀形状决定的。而且,许多鸟类和蝴蝶的彩虹色珠光会随着观察角度而变化,WIP却不同,它在各个方向看起来都是一样的。

WIP给昆虫的行为和进化研究带来了启发。苍蝇求偶时常常用翅膀传递信号,也许伴随着翅膀的动作还有灿烂的彩色闪光。另一个例子是,雌性榕小蜂在到达一棵无花果时会将翅膀竖起来。在它们从狭窄的入口挤进果实的过程中,翅膀会断裂,榕小蜂会用一滴“胶水”将它们粘在外面。从WIP的角度看,这对翅膀就是“请勿打扰”的挂牌,告诉其他榕小蜂,这个无花果已经有主了。由于颜色来自翅膀的显微结构,每根毛、每个隆起、每条脊、每条翅脉都对WIP有影响。如果翅膀多了或少了一条翅脉,颜色也会变化。实际上,这些颜色发挥着看不见的作用,也可以解释为什么有些昆虫的翅脉莫名复杂。透过这些变幻的颜色,我们更清晰地看到了苍蝇和黄蜂的进化。

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博主介绍: Ed Yong,著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班,晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用,包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。

The End

发布于2011-01-05, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Ashie

生态学硕士生

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