原創(chuàng)： SME SME科技故事

曾經(jīng)聽說過一個斑馬效應(yīng)。對于同一匹斑馬的顏色，你可以說，它本來是白色的，只是身上長滿了黑色的條紋。但他也可以認(rèn)為，斑馬的底色是黑色，是白色的條紋才讓它成了斑馬。這個效應(yīng)揭示了一個道理，用不同角度看問題會有不同的結(jié)果。

但回到現(xiàn)實(shí)生活中，這個斑馬效應(yīng)顯然是不成立的。因?yàn)榘唏R顏色，并非一個模棱兩可的答案。將斑馬的毛剃光了就能發(fā)現(xiàn)真相，它們的底色其實(shí)是黑色的。

其實(shí)，斑馬與斑馬線的呈色邏輯差不多。我們在馬路上看到的斑馬線，是用白色涂料畫在深色的路面上。這一點(diǎn)，我們從斑馬光滑無毛的黑色嘴唇，就能見端倪。

實(shí)際上，在胚胎早期，斑馬是全身黑色的。也就是說，炫酷的黑才是它們的本色。到了胚胎后期，因?yàn)檫x擇性色素沉著的原因，白色的條紋才會顯現(xiàn)出來。

但與路上的斑馬線不同的是，斑馬黑色的皮膚上其實(shí)會同時出現(xiàn)黑毛和白毛。這兩種截然不同顏色的毛發(fā)相間，才形成了斑馬獨(dú)特的條紋。

近距離觀察斑馬，可以同時看到白毛和黑毛

那其他動物呢？他們千奇百怪的毛發(fā)底下，究竟還藏著什么秘密？我們再來猜猜，同樣是黑白色的大熊貓，它們真實(shí)的膚色是怎樣的？

其實(shí)大熊貓?jiān)诿l(fā)還長齊的有段時間，皮膚看上去就是黑白相間的大熊貓模樣。它們的四肢是黑色的，也有兩個碩大的黑眼圈。

那這是不是說，大熊貓的皮色和毛色就是一致的？抱歉，也不是。稍大點(diǎn)，它們皮毛下的皮膚就會變成白色了。也就是說，成年大熊貓，是白肉底的。

曾經(jīng)有一只大熊貓，因?yàn)樘づc同伴打鬧把自己的腿給弄骨折了。獸醫(yī)將其后肢的毛發(fā)剃掉后治療的圖片，還一度在網(wǎng)絡(luò)走紅，被大家嘲笑了一番。

而幼崽時期，我們看到的黑色四肢和眼圈，其實(shí)是皮下即將生長黑色毛發(fā)的毛囊細(xì)胞顏色。另外，更早期的大熊貓寶寶，也是通體粉色的。

但扒開老虎的毛，我們看到的卻是另一幅景象。它們和表里不一的大熊貓不同，這種大貓就連皮膚底下，都保留著霸氣的花紋。

此外，雪豹剃了毛之后就會發(fā)現(xiàn)，它的斑紋就像被“紋”在了皮膚上一樣。

然而大多數(shù)時候，同樣是貓科動物，你把你家的貓?zhí)旯饬硕茧y看到其皮膚上的花紋。

被剃毛的大橘

狗也一樣。

那么，是什么決定了動物的皮色和毛色？盡管，決定毛發(fā)顏色和皮膚顏色的都為黑素細(xì)胞。但哺乳動物的皮色不一定是統(tǒng)一的。

在胚胎發(fā)育過程中，黑素母細(xì)胞（melanoblast）會從神經(jīng)嵴遷徙并準(zhǔn)確定植在皮膚和毛囊球部，它們分別被稱為表皮黑素細(xì)胞和毛囊黑素細(xì)胞。

皮膚上的表皮黑素細(xì)胞

先說皮膚，我們的表皮共有五層，分別為角質(zhì)層、透明層、顆粒層、棘層和基底層。其中，表皮黑素細(xì)胞就位于皮膚表皮最底部的基底層，會突起觸及棘層。

表皮黑素細(xì)胞內(nèi)的黑素體，在酪氨酸酶的作用下能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素。當(dāng)黑素體內(nèi)充滿了黑素后，便可被稱黑素顆粒。

之后，這些黑素顆粒，便會移行到細(xì)胞突起末端，然后被輸送到鄰近的細(xì)胞內(nèi)。

在正常人體表皮上，一個黑色素細(xì)胞大約就能顧及數(shù)十個角質(zhì)形成細(xì)胞。而我們皮膚的顏色，正來自源于角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)存儲的黑色素。存儲的黑色素越多，皮膚也就越深色。

另外，這些黑色素還能遮擋和反射紫外線，以保護(hù)其他細(xì)胞免受輻射鎖上。

而決定發(fā)毛顏色的，則主要是毛囊黑素細(xì)胞。

位于毛囊最底部的毛囊球體內(nèi)，有著大量的毛母細(xì)胞，這些毛母細(xì)胞能不斷增殖分裂，使我們的頭發(fā)得以呈周期性增長。

但給毛發(fā)著色這活兒，還得靠毛囊球體附近的毛囊黑素細(xì)胞。在頭發(fā)增長的同時，它能給新長出的頭發(fā)提供黑色素，為頭發(fā)“染色”。

毛囊黑素細(xì)胞示意圖

不過，無論是表皮黑素細(xì)胞和毛囊黑素細(xì)胞，它們都能產(chǎn)生兩種黑色素，分別為真黑素（eumelanin，顏色為黑）和褐黑素（oheomelanin，顏色為棕紅）。

兩種黑色素的含量以及比例不同，毛發(fā)和皮膚也會呈現(xiàn)出不同的顏色。例如，真黑素主要決定毛發(fā)的深淺，而褐黑素則使頭發(fā)呈紅色或者橙色。

以毛色豐富的寵物狗來看，它們身上所有黑色部分均受真黑素的影響。而主要產(chǎn)生真黑素的寵物狗，往往是黑色系的。

當(dāng)然，受復(fù)雜的基因調(diào)控，真黑素的濃度不同也會讓狗呈現(xiàn)不同的毛色，如棕色、藍(lán)灰色或是丁香色等稀釋色。

相反，主要產(chǎn)生褐黑素的狗，發(fā)色則多為紅色系的，如深紅色、橘黃色、淺奶油色以及金黃色等。

不過，大多數(shù)時候，狗的被毛中都會同時含有真黑素和棕黑素。有時候，在同一根毛發(fā)上擁有的兩種色素還是有規(guī)律的，以一段深一段淺地交替著。而這主要受agouti基因控制，該基因也被稱為環(huán)紋基因。

這類狗狗的毛色，寵物愛好者常常會稱之為“貂色”。

貂色柯基犬

而在寵物貓中，這類由環(huán)紋基因調(diào)控的毛色，則會被稱為“漸層”，如金漸層、銀漸層等。

金漸層英短

從形成機(jī)制來看，毛發(fā)和皮膚的顏色，確實(shí)都由黑色素細(xì)胞和黑色素種類及其濃度的不同等決定。但其背后，卻由多個不同基因共同調(diào)控著，非常復(fù)雜。

而目前所知，已經(jīng)有150多個與毛色相關(guān)的基因被識別。全身上下哪里給什么顏色、怎么給、比例多少以及濃度多高都會有很大差異。這也叫選擇性色素沉著。

例如，我們頭頂就長著烏黑的頭發(fā)，但剃掉頭發(fā)后皮膚卻不是黑色，甚至還比其他部位白皙。原因是人皮膚在新生兒期之后，表皮黑素細(xì)胞就比較少在有毛區(qū)的表皮存活了。再如白毛的寵物狗，其實(shí)是因?yàn)槊扇狈谏兀@現(xiàn)出干凈的白色。但它們的鼻頭和嘴邊依然會受黑色素的影響，被染成了黑色。

但若是所有的黑色素原料——酪氨酸酶出現(xiàn)問題，則會引起黑色素合成障礙所致的白化病。這類人和動物會因?yàn)槿狈谒厣砥つw、毛發(fā)都變成白色，眼睛則會變紅。

是的，黑色素還決定著眼睛的顏色。因?yàn)閹缀鯖]有黑色素的生成，白化病人的虹膜會接近半透明狀，而雙眼呈現(xiàn)的紅色或粉色其實(shí)是從視網(wǎng)膜反射出來的。這種現(xiàn)象，與閃光燈拍照出現(xiàn)的紅眼（紅光反射）有些類似。

動物的皮毛顏色，其實(shí)充滿了人類難以參透的秘密。而最神奇的，莫過于北極熊的毛色和膚色。如果說北極熊的毛是白色的，沒多少人會有異議。但事實(shí)上，這一說法并不準(zhǔn)確，更確切來說它們的毛其實(shí)是接近透明的。

動物毛發(fā)中的色素主要存在于中間的皮質(zhì)層，但將北極熊的“白毛”放在掃描電子顯微鏡下就會發(fā)現(xiàn)，北極熊的毛除了幾乎沒有黑色素以外，它們還是空心結(jié)構(gòu)的。

而我們?nèi)庋壑钥闯伞鞍咨保且驗(yàn)槊艿膬?nèi)表面較為粗糙，能將入射光線折射得較為凌亂。

左：掃描電鏡下的北極熊毛橫截面；右：顯微鏡下的北極熊毛

這種中空且透明的小管，是非常巧妙的。紫外線能夠輕送地透過北極熊的毛發(fā)射入皮膚。這能幫助北極熊在寒冷的極地大量地收集來自太陽的熱量，讓其能抵御嚴(yán)寒。

除此之外，北極熊透明的毛下還藏著一身黑色的皮膚。這點(diǎn)從它們的鼻頭和爪墊就能看出。而有了這一襲黑色的皮，就更有利于它們吸熱了。當(dāng)陽光透過透明的皮毛照射到皮膚上，黑色的皮膚則能幫助吸收更多的熱量。

由此可見，動物的毛色并非只是“偽裝色”那么簡單。例如，我們到現(xiàn)在還沒徹底搞懂，斑馬為什么會進(jìn)化出黑白的條紋。

牛的避蚊套裝

最經(jīng)典的說法——條紋是斑馬的迷彩服，能幫助斑馬在草原上完成偽裝。但這種說法已經(jīng)非常過時了。

現(xiàn)在，有學(xué)者已發(fā)現(xiàn)，條紋能避免吸血蠅停留在斑馬身上。還有的學(xué)者認(rèn)為，條紋有助于調(diào)節(jié)體溫，因?yàn)榘准y和黑紋之間的溫度不同可以形成小對流幫助散熱。盡管答案還沒有定論，但問題真的不簡單。

CRISTEN CONGER.Are zebras black with white stripes or white with black stripes?.howstuffworks

LIZ LANGLEY.Do Zebras Have Stripes On Their Skin?.nationalgeographic.2017.03.04

吳宇婷.哺乳動物毛色形成機(jī)制與影響因素.四川動物[J].2011，30（6）：1003-1007

楊廣禮.動物毛色形成的調(diào)控機(jī)制研究.黑龍江畜牧獸醫(yī)[J].2014,03:48-48

李英杰，唐家明，張磊，徐桂利，張文香，段玲欣，劉謝.Agouti基因及其與動物毛色關(guān)系的研究進(jìn)展[J].家畜生態(tài)學(xué)報.2015，36（9）：85-89

張汝芝，朱文元.毛囊內(nèi)黑素細(xì)胞研究進(jìn)展[J].中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報.2007，29（2）：268-271

Ice Warrior: The Polar Bear’s Light Scattering Technology.blogionik.2016.11.30

閱讀原文