2021年12月13日 09:36
環球科學
這是一個「非黑即白」的問題。
撰文|珍妮弗·韋爾什(Jennifer Welsh)
編譯|鄭昱虹
審校|二七
斑馬最明顯的的標志,就是它們一身黑白相間的皮毛。這種配色與它們棲息地中的棕色和綠色(非洲東部和南部的無樹草原和草原林地)形成了鮮明的對比。你有沒有思考過,黑白相間的斑馬究竟是白底黑條紋還是黑底白條紋的呢?很多人會認為,因為斑馬的腹部通常是淺色的,所以斑馬的淺色毛發比深色毛發多,故而斑馬應該是白底黑條紋。但事實並非如此。
已知的現生的斑馬共有三種:平原斑馬(Equus quagga)、山斑馬(Equus zebra)和細紋斑馬(Equus grevyi),它們的條紋模式各不相同。平原斑馬已經滅絕的一個亞種「斑驢」(Equus quagga quagga),甚至只在頭部、脖子和鬃毛位置有少量條紋。每一只斑馬個體的條紋也是獨一無二的:有些斑馬的深色條紋是黑色,有些則是棕色;有的斑馬只在身體上有條紋,而腿上沒有。
斑馬的毛色不一定相同,但它們的皮膚顏色其實都一樣:黑色。不過我們想討論的問題是,斑馬的「毛發」是白底黑條紋還是黑底白條紋。美國加利福尼亞大學戴維斯分校(University of California, Davis)的行為與演化生態學家、保護生物學家蒂姆·卡羅(Tim Caro)介紹說:「雖然斑馬的皮膚是黑色的,但決定它們毛發顏色的是另一套發育過程,就像膚色淺的人類也可能有深色的頭發一樣。」所以為了回答這個問題,我們需要研究斑馬毛發中產生色素的細胞(黑色素細胞)。
根據2005年發表在《皮膚病學研究雜志》上的一篇評論文章,每一根頭發,不論顏色深淺,都來自一個充滿黑色素細胞的毛囊。這些細胞產生的黑色素決定了頭發和皮膚的顏色:大量的黑色素形成深色,如深棕色或黑色;少量黑色素形成淺色,如褐色或金色。
斑馬的黑色毛發充滿黑色素,但白色毛發不存在黑色素。這是因為長出白色毛發的毛囊「關閉」了黑色素細胞生產黑色素的過程。所以黑色是斑馬毛發的默認顏色,而白色是條紋。
斑馬形成條紋的確切生物學過程尚不明確。在非洲條紋老鼠(Rhabdomys pumilio)毛茸茸的身體上也有淺色和深色的條紋。根據2016年發表於《自然》的一項研究,非洲條紋老鼠的Alx3基因在淺色條紋上比在深色條紋上更活躍。研究人員發現,Alx3阻止了負責黑色素細胞發育的主調節基因發揮作用,使對應區域毛發變淺。
那麼,斑馬為什麼要在黑底色上長出白色條紋呢?根據卡羅和同事2020年發表在《英國皇家學會學報B》的一項研究,這種獨特的花紋可以防止蒼蠅叮咬。他們給馬分別披上純色、條紋或格子的毯子後,發現非洲牛虻(會叮咬馬和斑馬,可能攜帶對馬科動物致命的疾病)落在純色毯子上的概率明顯更高。
霍加狓(圖片來源:Daniel Jolivet/Wikipedia)
卡羅說:「很少有哺乳動物能擁有像斑馬一樣高對比度的條紋。只有霍加狓的臀部有類似的條紋,但除此之外,沒有其他動物有真正明顯的黑白條紋。我猜測黑白條紋的防蠅功能是馬科動物獨有的,因為它們很容易感染非洲某些牛虻攜帶的疾病。」