马赛克进化在猩猩鹦鹉中产生栩栩如生的色彩斑块

资深撰稿人 GrrlScientist

Dec 31, 2022,02:16pm EST

SCIENCE

进化与行为生态学家、鸟类学家和科学作家

怎样来在是极端色彩和对潜在配偶有吸引力同时又伪装于捕食者之间平衡进化需求呢？© Copyright by GrrlScientist | hosted by Forbes

彩虹鹦鹉（Trichoglossus moluccanus）是一种在澳大利亚发现的以花蜜为食的鹦鹉。它常见于沿东海岸，从昆士兰北部到南澳大利亚。它的栖息地是热带雨林、沿海灌木丛和林地。 (CC0 / Public domain.)VIA A CREATIVE COMMONS LICENSE / PUBLIC DOMAIN.

猩猩鹦鹉鹉和彩虹鹦鹉是一组中小型以花蜜为食的鹦鹉，包括100多个物种。它们原产于新几内亚、印度尼西亚东部、澳大利亚和大洋洲的许多群岛。这些鹦鹉披着一系列真正令人眼花缭乱的颜色：从充满活力的柠檬绿和柠檬黄到日落橙色和令人垂涎的猩红色到充满活力的蓝色和彩虹色黑色------甚至包括人类不能看到的颜色。这提出这个问题：这些鹦鹉怎样设法是如此惊人的色彩的而不用变成一个饥饿的捕食者的午餐呢？

先前的研究已经表明，羽毛颜色进化来执行多种功能包括体温调节和气候适应，但了解性发信号和伪装之间的微妙平衡是美国自然历史博物馆一个进化生物学家团队最感兴趣的。他们研究了猩猩鹦鹉和彩虹鹦鹉的博物馆标本，因为这些物种中的许多都在既呆着躲避饥饿的蜥蜴和鹰同时又辉煌的多彩来吸引配偶上是专家。

与许多雄性是五颜六色的并有华丽的羽毛装饰品而雌性是神秘的鸟类不同，猩猩鹦鹉是单形态的：雄性和雌性都辉煌的多彩并罕见的能仅通过颜色图案视觉上被区分。但有趣的是，这些鹦鹉的许多颜色图案都遵循同一的基本图案：五颜六色的脸和头、带有绿色背部和上翼表面的胸部和腹部。这些羽毛颜色的斑块会是马赛克进化的结果吗？

    “马赛克进化”这个术语最初被在跟随始祖鸟（Archaeopteryx）的化石身体部位发现后捏造的，标志性的早期鸟类始祖鸟以它的 “爬行动物” 祖先和衍生的鸟类特征的结合使研究人员着迷。此后，马赛克进化已变成了解鸟类起源和多样化的一个中心主题。

基本上，马赛克进化描述性状要么以不同速率要么以不同方式进化的过程。强烈与彼此共相关的性状被预计来显示一个对选择的协调的反应，而解离的性状独立进化并且以不同的速率。特征之间的这种关系被基因、发育和功能关联规制，这些能诞生产生半独立进化的分明的特征组。

在昆士兰州布里斯班的彩虹猩猩鹦鹉。（Trichoglossus moluccanus） (Credit: Andrew Mercer / CC BY-SA 4.0)ANDREW MERCER VIA A CREATIVE COMMONS LICENSE

知道猩猩鹦鹉中颜色和配偶选择之间的强关系，研究人员预测了涉及性发信号的色块比背部和翅膀上的羽毛斑块会进化上更少被限制，因为如果这些区域中的一个新的颜色突然蹦出来伪装就会受到破坏。此外，由于环境适应可能会推动进化朝向或远离特定的颜色状态，科学家们还提出在猩猩鹦鹉中特定羽毛区域的颜色随气候变化。

研究人员通过在可见光下拍摄98个澳大拉西亚鹦鹉和猩猩鹦鹉的历史博物馆标本来测试这些假设------并且由于猩猩鹦鹉能在紫外线范围内看到颜色，他们也在紫外线下拍摄了它们。

该研究的主要作者焦摩尔纹在一份声明中说，“由猩猩鹦鹉展示的颜色范围加起来占理论上能观察到的鸟类颜色的三分之一，我们能够在这项研究中捕捉到甚至对人眼是不可见的变化”。

研究人员从每个标本的面部、头部、背部、翅膀、胸部和下腹部的35个羽毛斑块中收集数据，并将它们输入到一个特殊的计算机程序中，该程序将颜色数据转换为“鸟视觉”。这些颜色数据被建模到猩猩鹦鹉生命树上来测试是否鸟类上的不同色块更可能在某些场景下进化。

该研究揭示了正如预测的那样，羽毛颜色在猩猩鹦鹉中没有作为单一特征进化：建模的羽毛区域要么独立的以功能组要么一起都显示了对聚集在一起形成不同区域（头部、腹部）的颜色斑块的进化比其他区域（翅膀、背部）远更快的进行了。研究人员还发现了翅膀斑块按照气候比用于发信号的羽毛区域（例如头部）更强的进化，后者在一个快速爆发中多样化。

这些发现支持猩猩鹦鹉中超常的颜色多样性被一个在羽毛区域的分明的子集上不一样作用的进化过程的马赛克产生这样的假设。马赛克进化是一种模式，其中身体不同部位的羽毛区域被分区，从而提供一种进化机制来进化明亮的颜色发出信号，同时也保留了仍然伪装或来适应当地气候条件的能力。

来源:

Jon T. Merwin, Glenn F. Seeholzer & Brian Tilston Smith (2020). 宏观进化的爆发和约束在热带鸟类的一个外衣上产生了彩虹（Macroevolutionary bursts and constraints generate a rainbow in a clade of tropical birds）, BMC Evolutionary Biology 20:32 | doi:10.1186/s12862-020-1577-y

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虽然我（GrrlScientist）在我的个人资料照片中看起来像一只鹦鹉，但我是一名进化生态学家和鸟类学家，也是一位科学作家和记者。我非常..

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