熊猫为什么拍不出彩色照片？-k8凯发百家乐

鸟儿有漂亮的羽毛，大部分动物有灰色或棕色的皮毛，憨态可掬的大熊猫却有着黑白分明的毛色。熊猫要想拍彩色照片，还得ps处理，或者吐个舌头。

黑白色差异明显，不利于野外躲避捕食者，为何大熊猫会进化出黑白毛色？黑白色毛发的产生，在体内又经过了怎样的过程？

撰文：胡霞

自然界有很多黑白毛色的动物，其中，大熊猫因为独特的黑白色组合显得十分讨人喜爱。

大熊猫，平时也称作熊猫，体色为黑白两色，有着圆圆的脸颊，大大的黑眼圈，胖嘟嘟的身体，深受人们喜爱，堪称世界上最可爱的动物之一。（图片来源：pixabay）

亚洲貘，也称马来貘，又叫五不像，全身毛色亦是黑白相间。（图片来源：pixabay）

以黑白色条纹著称的斑马（图片来源：pixabay）

臭鼬，长着一身醒目的黑白相间的毛皮。（图片来源：pixabay）

毛色是如何产生的？

我们看到的动物毛发的颜色，是通过体内黑色素细胞合成的色素在毛发中沉积，而显现出来的。黑色素细胞位于表皮，合成的两种最重要的色素即真黑素（eumelanin）和褐黑素（pheomelanin），它们的比例决定了动物的肤色和毛色，大熊猫也不例外。但黑色素根本上受基因控制，因此，黑色素细胞中的基因组，是决定熊猫不同部位黑白色的根本原因。

两种黑色素的形成过程（图片引自参考资料[1]）

调控黑色素产生的基因有很多种，其中最著名的是asip，mc1r等，两种色素的比例影响着毛色，真黑素越多颜色偏黑，褐黑素越多颜色则偏红。动物胚胎发育之初，色素细胞由临时结构神经嵴迁移分化而来，成熟过程受各种因素调控，从而引起动物不同部位之间黑色素的差异。同时，合成黑色素并不意味着毛色就此确定，色素还需进一步分散、沉淀，这一过程也会受到其他生物进程的影响。换言之，毛色的生成是一个极为复杂的过程^[2] 。

毛色生成的过程示意图（图片引自参考文献[2]）

对于纯色动物来说，色素沉淀均匀，动物花纹的形成则可能受到很多因素的影响。例如，某些部位色素细胞的基因发生了变异，该部位产生的色素就会不同。再者，色素细胞前体来自胚胎时期的神经嵴，这些细胞可能在迁移过程中分化，相对于背部脊椎附近，腹部、头部以及四肢的迁移距离更远，过程中出错的概率更大，因而四肢和头部更容易出现斑块。此外，在动物体内，活跃的转座子（可移动的遗传因子，一段dna顺序可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用）也会影响两种色素的表达。

关于动物毛色花纹的形成，还有一个著名的图灵理论，由计算机之父阿兰·图灵于1952年首次提出，他建立了一个简单的数学模型。他认为，动物身上会产生有规律的花纹是一对化学物质“成形素”的相互作用，其中一种激发细胞活性（fgf），而另一种抑制活性（shh），这个理论能帮助科学家预测猫科动物的条纹和斑点会长成什么样，但实验验证的难度较大。2012年，伦敦大学国王学院的研究者研究了胚胎口腔上腭脊纹的生长过程，识别出与该过程相关的一对特殊成形素，这是科学家首次在实验中证明，图灵理论可以预测生物花纹的形成。这意味着，未来我们可以结合生物与数学计算来预测动物毛色。

毛色是如何进化而来的？

关于熊猫毛色形成原因的解释有很多种：1. 对捕食者的警示；2. 适应雪原背景；3. 黑色的毛发是为了维持体温；4. 面部黑白色差异用于同类之间的沟通交流。动物学家tim caro等人通过集合所有食肉动物的特征，给出了一个综合的答案^[4]。

熊猫腹背部大片的白色是为了适应雪原。熊猫生活在海拔2000-3000米的环境中，那里冬季积雪，白色可以帮助他们适应环境，隐藏自己。这与不冬眠的北极熊纯白毛色原因类似。与之相对，棕熊因为会冬眠，不需适应雪原，因而毛色偏黄。那么，大熊猫为何不冬眠呢？研究者认为，这与熊猫常年食用竹子有关，素食使得它们无法积累冬眠所需的脂肪，在冬季也要不间断地进食。

熊猫肩部和四肢的黑色则是为了适应森林的阴影环境。由于大熊猫需要在森林和雪原环境之间穿梭变换，黑毛可帮助它们在森林中隐藏自己，防止被捕食者发现。

大熊猫属于中等食肉动物，面部特征的作用一般是威慑猎物。介于吃竹子的大熊猫不需捕猎，根据分析，黑色的耳朵与震慑捕食者相关。至于大熊猫的“黑眼圈”，看起来十分呆萌，不起威慑作用。曾有研究发现，熊猫可以在6-12个月内记忆和辨别类似熊猫眼睛的图像，所以，“黑眼圈”很可能是大熊猫辨别同类的依据。

研究者并不认同熊猫的黑白色用于调节体温的说法。黑白色差异极大，也并非是混隐色（disruptive coloration，动物有时会为了隐藏自己，进化出多种颜色混合的状态来隐藏自己）。

用混隐色伪装自己的代表动物：猎豹（图片来自维基百科，by lukas kaffer，cc-by 3.0）

研究者认为，熊猫的腹背部白色部位是为了适应雪原而形成的保护色，四肢和肩部的黑色则是为了适应森林环境的阴影。最根本的原因可能在于大熊猫只吃竹子，营养单一，且无法彻底消化食物，这使得它们不能积攒充足的脂肪用于冬眠。大熊猫在一年中需要适应不同环境，既有白雪皑皑的高山，又有黑暗的热带雨林，加之无法像有些动物可以通过快速换毛适应背景（貂、北极狐等动物一年内通过换毛，可有两种颜色），因而折中进化出了黑白相间的皮毛。同样地，不冬眠的动物金刚狼（wolverine），也会出现黑白相间的毛色。

总之，熊猫的黑白色是自然选择的结果，也是基因调控的产物。早前，有一只名为“七仔”的熊猫因白化变异拍出了彩色照片，一般的熊猫虽只能拍出黑白照片，但也十分健康可爱。

参考文献：

1. richard a. sturm et al.,1998. human pigmentation genetics: the difference is only skin deep.

2. michael cieslak et al., 2011.colours of domestication.

3. 图灵生物花纹形成理论获实验证明，科技日报（2012）。

4. caro, tim, et al."why is the giant panda black and white?." behavioral ecology，2016.

赛先生2017科普创作协同行动

第五轮选题征集

（投票截止时间为4月9日14时）

如果以上你都不感兴趣，请给我们留言，大声说出你的选题！

本页刊发内容未经书面许可禁止转载及使用。

投稿、授权等请联系：saixiansheng@zhishifenzi.com

您可回复"年份 月份"（如201701），获取指定年月文章，或返回k8凯发百家乐主页点击子菜单获取或搜索往期文章。

点击“阅读原文”，加入科学队长