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动物向我们展示的不仅是让我们赏心悦目的皮毛色彩，在这些美丽的色彩背后还隐藏着许多有趣的科学之谜。
①鸟类的华彩霓裳
鸟类是体色最为丰富的陆生脊椎动物之一，只有昆虫和珊瑚鱼能与之媲美。色彩斑斓的鸟儿们在带给我们审美享受的同时，也带来了许多有趣的问题。
②动物自然显色机制
在进化历程中，许多动物逐渐进化出了操控色彩的天才能力，令我们叹为观止。色彩对于这些生物的进化意义，科学家已经有了日益深刻的理解。
羽色的奥秘
动物园里的火烈鸟为什么会褪色？为什么用木槌拍打翠鸟的羽毛，美丽的蓝色羽毛就会变成白色的……鸟类羽毛之谜是一个既古老又新颖的科学话题。
几十年来，科学家已经知道一些鸟类之所以拥有黄色或红色的羽毛，是因为它们从食物中摄取到了这类色素。例如，北美红雀从红色果子获得红色色素，火烈鸟从海藻和海洋甲壳类动物中获得粉红色色素。这类颜色叫色素色，是由各种色素在羽毛发生时沉积而形成的。
已知的决定鸟类羽毛色彩的色素有两种：黑色素和脂色素。黑色素来源于黑色素细胞，产生黑、灰、褐色；脂色素来源于胡萝卜素和卟啉，产生红、橙、黄、紫等颜色。色素吸收某些波长的光线，反射某些波长的光线，只有反射光线才能到达我们的眼睛，成为我们眼中能够看到的颜色。在光谱的可见光部分，我们能看到的最短的波是紫色波，最长的波是红色波。如果没有光线反射回来，我们看到的就是黑色；如果所有的光线都反射回来，我们看到的就是白色。
但科学家面临的一个难题是，鸟类的蓝色羽毛又是怎么来的？要知道，蓝色不可能来自鸟类的食物，因为在鸟类消化食物的过程中，像蓝莓等食物中所含的蓝色色素会被破坏掉。科学家曾经认为，鸟类拥有蓝色羽毛的原因与天空看起来是蓝色的是同一个道理：红色波和黄色波穿过了大气层，但较短的蓝色波则向各个方向散射开来，发出蓝色的辉光，使整个天空看起来湛蓝湛蓝的。而现在，科学家已经搞清楚了，鸟类的蓝色羽毛源自于与色素完全不同的一类色彩，叫结构色（或物理色）。
结构色是因羽毛上皮表面的凹凸沟纹以及羽小枝内的小颗粒、气泡和液泡等对光线的折射和干涉作用而形成的，如许多鸟所拥有的蓝色、彩虹色和金属色泽。常栖息于小溪边树上、捕食水中鱼虾的翠鸟，其羽毛看上去是蓝色的，但如果用木槌拍打就会变成原（白）色的。这是为什么？原来，翠鸟的羽毛为棱镜结构，光线经羽毛折射后变成蓝色，而拍打破坏了羽毛结构，于是羽毛就变成无色的了。蜂鸟闪闪发亮的羽色是光衍射的结果。所谓衍射，是指光线在通过直径接近或小于波长的孔隙时传播方向发生弯曲，从而产生各种颜色。蜂鸟细小的羽枝交汇成网，起到衍射光栅的作用，于是便产生了美丽的闪闪发亮的颜色。
羽色的作用
关于鸟类羽毛还有很多有趣的问题。比如，为什么多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，但有些种类的鸟却是雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，还有一些种类的鸟的雌雄鸟的颜色是相似的？这些问题都涉及到一点：鸟类多彩羽毛的作用是什么？
科学家指出，正如鸟鸣的进化不是为了让我们用耳朵听起来更“悦耳”一样，鸟类羽毛颜色的进化也不是为了让我们用眼睛看上去更“赏心悦目”。大多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，幼鸟的颜色也不同于成年鸟。雄鸟鲜艳的色彩可以帮助它们吸引配偶，而不显眼的色彩则可以保护巢穴里的雌鸟和幼鸟。有些种类的鸟如矶鹞，雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，这是因为这种鸟是雌鸟求偶，雄鸟孵蛋。如果雄鸟和雌鸟共同孵卵和哺育幼鸟，那么它们的颜色通常就是相似的。
鸟类的羽毛色彩同时还是它们的保护色。色彩不显眼的羽毛可以帮助鸟类躲避被其他动物捕食的危险，被称为“隐藏色”。 将“隐藏色”发展到极致的是那些能与周围环境融为一体的鸟类，比如生活在北极、亚北极和北半球高山地区的一种雷鸟属的岩雷鸟。以雄性岩雷鸟为例，其羽毛颜色会根据季节变化而发生变化：冬天，雄鸟是白色的，这与茫茫雪原融为一体；春天，雄鸟的头、颈和胸部出现栗棕色横斑，这是为了更好适应正在融化的冰雪大地；在初夏开始的短短几天中，雄鸟的体色很快就变成了黑褐色，但两翅和中央尾羽是白色的，如此强烈的明暗对比，目的是吸引雌鸟；到秋天，雄鸟又变成栗棕色的，与枯黄的植被颜色接近。
有斑点的鸟类采用的是一种被称为“反荫蔽”的羽色策略。一种叫做环颈鸻的水鸟，它们深色的背部与浅色的腹部形成非常强烈的黑白对比，背部的深色羽毛吸收光线明亮的身体上方的大部分光线，腹部的浅色羽毛则反射光线较暗的身体下方的大部分光线，从而起到很好的隐蔽作用。绝大多数的水鸟都采取这种“反荫蔽”策略。
还有一种鸟类保护色叫“混隐色”，就是鸟类利用醒目的图案来混淆身体的轮廓，这是一种避免被天敌发现的策略。比如，生活在西半球的一种胸部有两道黑纹的双领鸻，在一些环境下就很难被天敌发现。
蓝色羽色新解
最近，科学家对于鸟类的蓝色羽毛又有了新的发现。为了弄清楚鸟类羽毛的蓝色是怎么来的，美国鸟类学家理查德·普鲁姆和他的同事们在伊利诺伊州的一个国家实验室里分析了无数的羽毛，几乎涉及了所有拥有蓝色羽毛的鸟类品种。
他们观察到，一些鸟类在生长过程中，其蓝色羽毛会产生一些惊人的变化：每个细胞内的纤维角蛋白分子与水分离，就像油与水分离开来一样。当细胞死亡时，水分干涸，留下的空间被空气取代，在角蛋白分子结构中形成一个个气泡，就像海绵一样。当白光照射在蓝色羽毛上时，这种角蛋白结构令红色和黄色的波相互抵消，而蓝色的波则得到增强，并反射到观看者的眼睛里。
如此看来，鸟类的蓝色羽毛是光线与羽毛细胞中的3D结构产生交互作用的结果，细胞中气泡和角蛋白形状和大小的不同导致产生深浅不同的蓝色。普鲁姆说，如此精确的纳米结构是进化工程的一个异乎寻常的成就。
为什么许多不同种类的鸟类都独立进化出了蓝色羽毛呢？一种理论认为，一身漂亮的蓝色羽毛标志着良好的健康和营养水平，这是雄性鸟类向潜在的配偶宣扬自己优良基因的一种方式。普鲁姆说：“就像人类的‘速配网’一样，你得展示你引以自豪的一些个人信息，比如你在银行有多少存款，你的家世背景，你有没有患什么传染性疾病，等等。” 目前，普鲁姆正运用高科技手段研究一个由来已久的问题：蓝色羽毛与物理学和数学的关系。他说：“蓝色羽毛之谜可能涉及到物理学和数学，但对于雌鸟来说，它们真正关注的，也许就是美之本身。”
鸟类因色彩斑斓而美丽，但鸟类向我们展示的不仅仅是让我们赏心悦目的羽毛色彩，在它们美丽色彩的背后还隐藏着太多的科学奥秘，等待我们破解。（编译 方陵生）
鸟类时装秀
不久前，在法国举行了一场别开生面的“时装秀”——“走台”的不是人类模特儿，而是鸟儿。这是一次国际鸟类评选大会，参选者是来自世界35个国家的12000多只小鸟。
据世界野生生物基金会的统计，在地球上8600多种鸟中，半数以上是在热带丛林中被发现的。热带丛林鸟种类多样，尤以那些色彩斑斓的鸟引人注目，以至于人们常常会问这样的问题：“为什么热带丛林中漂亮鸟儿那么多？”然而，几年前，日本鸟类学家藤本在新几内亚岛考察时却发现，虽然岛上让人吃惊的鸟的确很多，但他却并没有看到他预想中的色彩特别绚丽的鸟。这是为什么？
实际上，早在1878年，热带博物学家华莱士在其所著《热带的自然》一书中就已经涉及到这个问题了。他根据自己在亚马孙4年、印尼群岛8年的研究经验指出：热带动物未必一定鲜艳，而温带和寒带也有色彩丰富的动物。
藤本指出，在热带丛林里，色彩鲜艳的鸟其实只占到百分之几而已，人们之所以认为热带丛林中漂亮鸟儿多，是因为那里的鸟的种类和数量众多，自然漂亮的鸟也就相对多了。实际上，栖居在赤道附近的鸟的羽色更接近红黄蓝三原色，但由于密林中出奇的暗，红色、蓝色反倒不那么引人注目了。另外，在森林中，如果一只鸟的颜色过于显眼，它就容易受到天敌的攻击；但如果过于朴素，它又难以吸引配偶。因此，为了达到平衡，在热带丛林环境中就诞生了特有的鸟的色彩。
下面，让我们来欣赏这场独特的“时装秀”。需要说明的是，此次大会的评选标准之一是参选者的羽毛色彩和图案必须与其野生种完全不相同。因此，最终获奖的美丽小鸟们都是通过人工精心饲养和交配获得的。（编译 吴再丰）
在今天，人工晶状体置换手术是最为普通的眼外科手术之一。但在20世纪中期，科学家进行第一例这种手术时，还没有完全意识到人眼结构的复杂性。例如，科学家并不知道，人眼由于晶状体的进化，拥有了吸收紫外线光、避免紫外线辐射伤害视网膜的能力。这种进化显然对我们是大为有利的。可以想象，如果没有这种天然保护机制，我们的眼睛将受到什么样的伤害。
不过，有人或许会想：如果我们拥有看见紫外线光的能力，那我们眼中的世界会是什么样子的呢？而对于某些人来说，这种情形正是他们的现实。由于缺少自然晶状体（这种情况或称为无晶体眼），或更换了某种不吸收紫外线光的人工合成晶体，这些人能够看到一般人看不到的紫外线光谱。有生物学家说：从这些人的眼中看世界，“最令人惊讶的体验是，他们周围世界的一切，从花朵、蝴蝶到鸟类，都将以一种全新的模式出现在他们面前。在大多数情况下，紫外线光的色彩非常明亮，就像从镜子里反射出来的影像一样”。
那么，在动物的眼中，世界又是什么样子的呢？
对于狗、猫和其他许多哺乳动物来说，它们的视锥细胞能感知两种颜色，这让它们能够区分从蓝色到黄色光谱范围内的色彩。而我们人类的视锥细胞能感知三种颜色，我们能够看到这些动物所不能看到的从绿色到红色光谱范围的色彩。研究认为，色彩分辨能力对于早期人类的生存极为重要，例如人类在觅食时，需要能够分辨叶子（绿色）和果实的颜色（红色），以确定果实是否成熟，由此开发了人类感知这种光谱范围的能力。
尽管如此，与一些动物所拥有的分辨色彩的特殊能力相比，人类还是只能自叹弗如。在进化历程中，许多动物为适应自然而逐渐进化出操控色彩的天才能力，它们能看到我们人类看不到的大自然的真实色彩，它们眼中的世界是我们难以想象的。比如，口足类动物螳螂虾和其他海洋甲壳类动物拥有12种色彩通道，许多种类的蝴蝶和蜻蜓拥有能感知5种色彩的视锥细胞。整体而言，我们周围的许多动物至少能够看到300～400纳米波长的紫外线光，而我们人类只能看到400～700纳米波长的光，我们的角膜和晶状体将波长在400纳米以下的紫外光过滤掉了。
更令人惊奇的是，一些动物自身能发出五彩缤纷的色彩，如像数千米以下深海中海洋生物发出的幽幽冷光，以及翩翩起舞的蝴蝶发出的彩虹色光彩。各种不同的生物体以它们各自不同的方式为大自然增添着绚丽的奇光异彩。那么，这些生物是如何创造出这些绚丽色彩的呢？
色素显色
动物最基本也最为普遍的方式是通过细胞色素来产生不同的色彩。细胞色素是生物体中的一种天然化学化合物，细胞色素会有选择性地吸收和反射一定波长的光，从而产生各种不同的天然色彩。
人们早已知道，许多动物都拥有以它们皮肤上的色素对自己进行伪装或“包装”的能力，科学家对此也进行了长期的研究。例如，包括变色龙、章鱼和乌贼在内的动物，组成了一个可以说是非常擅长“欺骗”的动物王国，其中一些生物甚至能够使用所有六种伪装机制来隐藏自己躲避天敌，或潜伏暗处突袭猎物。它们隐藏自己的秘密就在于分布在皮肤上的含有色素的色素细胞，通过肌肉的收缩和放松，它们可以控制色素细胞内色素的活性，从而根据周围环境和生存需要改变颜色。
一些动物甚至还会产生永久性的伪装。研究发现，美国佛罗里达州海滩上的一种老鼠已逐渐进化形成了一身白色的皮毛，可以更好地融入它们所处的白色沙滩环境，而这一进化过程只用了4000～6000年的时间。还有研究发现，从美国东南部迁移到其他地区的菲尔德小鼠，在迁移到不同地区之后，它们会根据当地较浅或较深的土壤颜色，相应改变自己的皮毛颜色。
结构显色
科学家对于蝴蝶群体中如何利用色彩进行沟通交流和配偶选择进行了许多研究，他们希望了解：为什么雄蝶拥有色彩斑斓的美丽翅膀？为什么雌蝶会被美丽的色彩所吸引？结果发现，一些蝴蝶会将上述的色素显色方式，同另一种被叫做“结构显色”的色彩显现方式结合在一起。蝴蝶翅膀表面拥有数以千计的微小鳞片，在光线的照射下，这些超微结构以不同的角度反射出不同波长的光，从而显现出如彩虹般的炫丽色彩。 以菜粉蝶为例。这是一种看起来非常普通的蝴蝶，其翅膀呈现出黑白两色斑纹。然而，这种蝴蝶的显色本领并非表面上看起来那么简单。通过色素显色和结构显色的组合（雄蝶翅膀的鳞片中含有少量的色素细胞），使得它们能够以闪烁不定的彩虹色来吸引雌性蝴蝶。研究发现，在被吸引过来的雌蝶的眼中，雄蝶的翅膀上发出的是非常艳丽的蓝紫色。
为什么说翅膀的颜色在蝴蝶互相之间的沟通交流中起着重要的作用？研究认为，色泽华丽的雄蝶在获取食物的能力等方面拥有更优良的基因，雄蝶为“经营”美丽翅膀所下的功夫，实际上是在炫耀它们在遗传基因上的优势，表明自己有能力获得足够多的蛋白质。因此，色泽最炫目的雄蝶显然是雌蝶的最佳配偶，也最有可能将它们的遗传基因在蝴蝶种群中延续下去。
蝴蝶独特的结构显色本领对于它们的性选择至关重要，但同时也是不同种类或不同个体蝴蝶的一种身份标志，蝴蝶在很远的地方就能根据不同颜色的翅膀，识别出它们的同伴，甚至辨别出对方的性别。
生物荧光
生物体的第三种色彩产生机制与操纵光的能力有关，即生物体吸收某些波长（通常是在紫外线光谱内），然后以不同的波长发出，产生荧光。在过去十年里，在揭示自然世界中的荧光和生物发光的作用方面，科学家取得了很大的进展。
研究表明，某些种类鹦鹉的羽毛会发出荧光。与雄性菜粉蝶闪耀紫色光一样，对于这些鹦鹉来说，羽毛色彩越明艳，其遗传基因越优良越能吸引异性。还有一些动物，如水母和珊瑚，它们体内能合成绿色荧光蛋白分子，从而发出荧光。
这些动物发出荧光的目的是什么呢？比如，受到伤害的加勒比海珊瑚比健康的同类更容易发荧光。这是为什么呢？研究发现，珊瑚可以通过释放过氧化氢等自由基来为自己疗伤，但太多过氧化氢会损害珊瑚健康的部分。因此，加勒比海珊瑚逐渐进化形成了一种防止来自自由基伤害的防御机制，即释放荧光蛋白作为天然的抗氧化剂。
关于珊瑚为何发荧光，科学家还提出了其他一些理论。一种理论认为，这是为居住在珊瑚内的藻类共生体提供的一种机制，在阳光照射受到限制的条件下，为共生生物进行光合作用提供增强光源。还有一种理论则认为，珊瑚荧光可减轻照射在藻类共生体上紫外光的影响，从而达到保护藻类、降低珊瑚白化程度的目的。
生物发光
上面说的是生物吸收外部光源触发产生的荧光，令人难以想象的是，某些生物竟然进化出了从自身内部发光的机制。这种生物发光机制就是第四种，也是最后一种自然显色机制。
生物荧光是生物体内两种化学物质混合在一起产生化学反应的结果，但与通常的化学反应不同的是，反应的结果是发射出生物荧光。萤火虫和陆地上的其他一些动物，以及深海中的很多海洋生物，就是利用这种发光机制从身体内部发光的。
科学家解释说，萤火虫会产生闪烁的荧光，有的种类的萤火虫甚至可以模仿其他物种的闪光频率，从而吸引一些亲缘关系较为接近的萤火虫种类，成为它们的送上门来的“晚餐”。海洋深处的生物发光可能还具有通信交流的作用。在漆黑的海底，动物的视觉器官的功能渐渐消退，它们眼睛的大小会随着深度的增加而越来越小，但它们却进化出了另一种本领，即利用生物发光来感知周围的世界，并与周围的世界进行交流。如果你去到海底遨游，你会发现，无论你触碰到什么动物，它们都会闪闪发光起来。
与发蓝光生物为主的海洋大部分地方相比，海底发出绿色荧光的大量生物很可能与海底珊瑚主要发出绿色生物光的特点有关，生活在海底的蟹等甲壳类动物能够看到这样的生物荧光，可能同时也进化出了相应的适应能力，用以分辨哪些食物是可以吃的美味，哪些食物是有毒不能吃的。（编译 方陵生）
①鸟类的华彩霓裳
鸟类是体色最为丰富的陆生脊椎动物之一，只有昆虫和珊瑚鱼能与之媲美。色彩斑斓的鸟儿们在带给我们审美享受的同时，也带来了许多有趣的问题。
②动物自然显色机制
在进化历程中，许多动物逐渐进化出了操控色彩的天才能力，令我们叹为观止。色彩对于这些生物的进化意义，科学家已经有了日益深刻的理解。
羽色的奥秘
动物园里的火烈鸟为什么会褪色？为什么用木槌拍打翠鸟的羽毛，美丽的蓝色羽毛就会变成白色的……鸟类羽毛之谜是一个既古老又新颖的科学话题。
几十年来，科学家已经知道一些鸟类之所以拥有黄色或红色的羽毛，是因为它们从食物中摄取到了这类色素。例如，北美红雀从红色果子获得红色色素，火烈鸟从海藻和海洋甲壳类动物中获得粉红色色素。这类颜色叫色素色，是由各种色素在羽毛发生时沉积而形成的。
已知的决定鸟类羽毛色彩的色素有两种：黑色素和脂色素。黑色素来源于黑色素细胞，产生黑、灰、褐色；脂色素来源于胡萝卜素和卟啉，产生红、橙、黄、紫等颜色。色素吸收某些波长的光线，反射某些波长的光线，只有反射光线才能到达我们的眼睛，成为我们眼中能够看到的颜色。在光谱的可见光部分，我们能看到的最短的波是紫色波，最长的波是红色波。如果没有光线反射回来，我们看到的就是黑色；如果所有的光线都反射回来，我们看到的就是白色。
但科学家面临的一个难题是，鸟类的蓝色羽毛又是怎么来的？要知道，蓝色不可能来自鸟类的食物，因为在鸟类消化食物的过程中，像蓝莓等食物中所含的蓝色色素会被破坏掉。科学家曾经认为，鸟类拥有蓝色羽毛的原因与天空看起来是蓝色的是同一个道理：红色波和黄色波穿过了大气层，但较短的蓝色波则向各个方向散射开来，发出蓝色的辉光，使整个天空看起来湛蓝湛蓝的。而现在，科学家已经搞清楚了，鸟类的蓝色羽毛源自于与色素完全不同的一类色彩，叫结构色（或物理色）。
结构色是因羽毛上皮表面的凹凸沟纹以及羽小枝内的小颗粒、气泡和液泡等对光线的折射和干涉作用而形成的，如许多鸟所拥有的蓝色、彩虹色和金属色泽。常栖息于小溪边树上、捕食水中鱼虾的翠鸟，其羽毛看上去是蓝色的，但如果用木槌拍打就会变成原（白）色的。这是为什么？原来，翠鸟的羽毛为棱镜结构，光线经羽毛折射后变成蓝色，而拍打破坏了羽毛结构，于是羽毛就变成无色的了。蜂鸟闪闪发亮的羽色是光衍射的结果。所谓衍射，是指光线在通过直径接近或小于波长的孔隙时传播方向发生弯曲，从而产生各种颜色。蜂鸟细小的羽枝交汇成网，起到衍射光栅的作用，于是便产生了美丽的闪闪发亮的颜色。
羽色的作用
关于鸟类羽毛还有很多有趣的问题。比如，为什么多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，但有些种类的鸟却是雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，还有一些种类的鸟的雌雄鸟的颜色是相似的？这些问题都涉及到一点：鸟类多彩羽毛的作用是什么？
科学家指出，正如鸟鸣的进化不是为了让我们用耳朵听起来更“悦耳”一样，鸟类羽毛颜色的进化也不是为了让我们用眼睛看上去更“赏心悦目”。大多数种类的鸟都是雄鸟的颜色比雌鸟鲜艳，幼鸟的颜色也不同于成年鸟。雄鸟鲜艳的色彩可以帮助它们吸引配偶，而不显眼的色彩则可以保护巢穴里的雌鸟和幼鸟。有些种类的鸟如矶鹞，雄鸟的颜色比雌鸟暗淡，这是因为这种鸟是雌鸟求偶，雄鸟孵蛋。如果雄鸟和雌鸟共同孵卵和哺育幼鸟，那么它们的颜色通常就是相似的。
鸟类的羽毛色彩同时还是它们的保护色。色彩不显眼的羽毛可以帮助鸟类躲避被其他动物捕食的危险，被称为“隐藏色”。 将“隐藏色”发展到极致的是那些能与周围环境融为一体的鸟类，比如生活在北极、亚北极和北半球高山地区的一种雷鸟属的岩雷鸟。以雄性岩雷鸟为例，其羽毛颜色会根据季节变化而发生变化：冬天，雄鸟是白色的，这与茫茫雪原融为一体；春天，雄鸟的头、颈和胸部出现栗棕色横斑，这是为了更好适应正在融化的冰雪大地；在初夏开始的短短几天中，雄鸟的体色很快就变成了黑褐色，但两翅和中央尾羽是白色的，如此强烈的明暗对比，目的是吸引雌鸟；到秋天，雄鸟又变成栗棕色的，与枯黄的植被颜色接近。
有斑点的鸟类采用的是一种被称为“反荫蔽”的羽色策略。一种叫做环颈鸻的水鸟，它们深色的背部与浅色的腹部形成非常强烈的黑白对比，背部的深色羽毛吸收光线明亮的身体上方的大部分光线，腹部的浅色羽毛则反射光线较暗的身体下方的大部分光线，从而起到很好的隐蔽作用。绝大多数的水鸟都采取这种“反荫蔽”策略。
还有一种鸟类保护色叫“混隐色”，就是鸟类利用醒目的图案来混淆身体的轮廓，这是一种避免被天敌发现的策略。比如，生活在西半球的一种胸部有两道黑纹的双领鸻，在一些环境下就很难被天敌发现。
蓝色羽色新解
最近，科学家对于鸟类的蓝色羽毛又有了新的发现。为了弄清楚鸟类羽毛的蓝色是怎么来的，美国鸟类学家理查德·普鲁姆和他的同事们在伊利诺伊州的一个国家实验室里分析了无数的羽毛，几乎涉及了所有拥有蓝色羽毛的鸟类品种。
他们观察到，一些鸟类在生长过程中，其蓝色羽毛会产生一些惊人的变化：每个细胞内的纤维角蛋白分子与水分离，就像油与水分离开来一样。当细胞死亡时，水分干涸，留下的空间被空气取代，在角蛋白分子结构中形成一个个气泡，就像海绵一样。当白光照射在蓝色羽毛上时，这种角蛋白结构令红色和黄色的波相互抵消，而蓝色的波则得到增强，并反射到观看者的眼睛里。
如此看来，鸟类的蓝色羽毛是光线与羽毛细胞中的3D结构产生交互作用的结果，细胞中气泡和角蛋白形状和大小的不同导致产生深浅不同的蓝色。普鲁姆说，如此精确的纳米结构是进化工程的一个异乎寻常的成就。
为什么许多不同种类的鸟类都独立进化出了蓝色羽毛呢？一种理论认为，一身漂亮的蓝色羽毛标志着良好的健康和营养水平，这是雄性鸟类向潜在的配偶宣扬自己优良基因的一种方式。普鲁姆说：“就像人类的‘速配网’一样，你得展示你引以自豪的一些个人信息，比如你在银行有多少存款，你的家世背景，你有没有患什么传染性疾病，等等。” 目前，普鲁姆正运用高科技手段研究一个由来已久的问题：蓝色羽毛与物理学和数学的关系。他说：“蓝色羽毛之谜可能涉及到物理学和数学，但对于雌鸟来说，它们真正关注的，也许就是美之本身。”
鸟类因色彩斑斓而美丽，但鸟类向我们展示的不仅仅是让我们赏心悦目的羽毛色彩，在它们美丽色彩的背后还隐藏着太多的科学奥秘，等待我们破解。（编译 方陵生）
鸟类时装秀
不久前，在法国举行了一场别开生面的“时装秀”——“走台”的不是人类模特儿，而是鸟儿。这是一次国际鸟类评选大会，参选者是来自世界35个国家的12000多只小鸟。
据世界野生生物基金会的统计，在地球上8600多种鸟中，半数以上是在热带丛林中被发现的。热带丛林鸟种类多样，尤以那些色彩斑斓的鸟引人注目，以至于人们常常会问这样的问题：“为什么热带丛林中漂亮鸟儿那么多？”然而，几年前，日本鸟类学家藤本在新几内亚岛考察时却发现，虽然岛上让人吃惊的鸟的确很多，但他却并没有看到他预想中的色彩特别绚丽的鸟。这是为什么？
实际上，早在1878年，热带博物学家华莱士在其所著《热带的自然》一书中就已经涉及到这个问题了。他根据自己在亚马孙4年、印尼群岛8年的研究经验指出：热带动物未必一定鲜艳，而温带和寒带也有色彩丰富的动物。
藤本指出，在热带丛林里，色彩鲜艳的鸟其实只占到百分之几而已，人们之所以认为热带丛林中漂亮鸟儿多，是因为那里的鸟的种类和数量众多，自然漂亮的鸟也就相对多了。实际上，栖居在赤道附近的鸟的羽色更接近红黄蓝三原色，但由于密林中出奇的暗，红色、蓝色反倒不那么引人注目了。另外，在森林中，如果一只鸟的颜色过于显眼，它就容易受到天敌的攻击；但如果过于朴素，它又难以吸引配偶。因此，为了达到平衡，在热带丛林环境中就诞生了特有的鸟的色彩。
下面，让我们来欣赏这场独特的“时装秀”。需要说明的是，此次大会的评选标准之一是参选者的羽毛色彩和图案必须与其野生种完全不相同。因此，最终获奖的美丽小鸟们都是通过人工精心饲养和交配获得的。（编译 吴再丰）
在今天，人工晶状体置换手术是最为普通的眼外科手术之一。但在20世纪中期，科学家进行第一例这种手术时，还没有完全意识到人眼结构的复杂性。例如，科学家并不知道，人眼由于晶状体的进化，拥有了吸收紫外线光、避免紫外线辐射伤害视网膜的能力。这种进化显然对我们是大为有利的。可以想象，如果没有这种天然保护机制，我们的眼睛将受到什么样的伤害。
不过，有人或许会想：如果我们拥有看见紫外线光的能力，那我们眼中的世界会是什么样子的呢？而对于某些人来说，这种情形正是他们的现实。由于缺少自然晶状体（这种情况或称为无晶体眼），或更换了某种不吸收紫外线光的人工合成晶体，这些人能够看到一般人看不到的紫外线光谱。有生物学家说：从这些人的眼中看世界，“最令人惊讶的体验是，他们周围世界的一切，从花朵、蝴蝶到鸟类，都将以一种全新的模式出现在他们面前。在大多数情况下，紫外线光的色彩非常明亮，就像从镜子里反射出来的影像一样”。
那么，在动物的眼中，世界又是什么样子的呢？
对于狗、猫和其他许多哺乳动物来说，它们的视锥细胞能感知两种颜色，这让它们能够区分从蓝色到黄色光谱范围内的色彩。而我们人类的视锥细胞能感知三种颜色，我们能够看到这些动物所不能看到的从绿色到红色光谱范围的色彩。研究认为，色彩分辨能力对于早期人类的生存极为重要，例如人类在觅食时，需要能够分辨叶子（绿色）和果实的颜色（红色），以确定果实是否成熟，由此开发了人类感知这种光谱范围的能力。
尽管如此，与一些动物所拥有的分辨色彩的特殊能力相比，人类还是只能自叹弗如。在进化历程中，许多动物为适应自然而逐渐进化出操控色彩的天才能力，它们能看到我们人类看不到的大自然的真实色彩，它们眼中的世界是我们难以想象的。比如，口足类动物螳螂虾和其他海洋甲壳类动物拥有12种色彩通道，许多种类的蝴蝶和蜻蜓拥有能感知5种色彩的视锥细胞。整体而言，我们周围的许多动物至少能够看到300～400纳米波长的紫外线光，而我们人类只能看到400～700纳米波长的光，我们的角膜和晶状体将波长在400纳米以下的紫外光过滤掉了。
更令人惊奇的是，一些动物自身能发出五彩缤纷的色彩，如像数千米以下深海中海洋生物发出的幽幽冷光，以及翩翩起舞的蝴蝶发出的彩虹色光彩。各种不同的生物体以它们各自不同的方式为大自然增添着绚丽的奇光异彩。那么，这些生物是如何创造出这些绚丽色彩的呢？
色素显色
动物最基本也最为普遍的方式是通过细胞色素来产生不同的色彩。细胞色素是生物体中的一种天然化学化合物，细胞色素会有选择性地吸收和反射一定波长的光，从而产生各种不同的天然色彩。
人们早已知道，许多动物都拥有以它们皮肤上的色素对自己进行伪装或“包装”的能力，科学家对此也进行了长期的研究。例如，包括变色龙、章鱼和乌贼在内的动物，组成了一个可以说是非常擅长“欺骗”的动物王国，其中一些生物甚至能够使用所有六种伪装机制来隐藏自己躲避天敌，或潜伏暗处突袭猎物。它们隐藏自己的秘密就在于分布在皮肤上的含有色素的色素细胞，通过肌肉的收缩和放松，它们可以控制色素细胞内色素的活性，从而根据周围环境和生存需要改变颜色。
一些动物甚至还会产生永久性的伪装。研究发现，美国佛罗里达州海滩上的一种老鼠已逐渐进化形成了一身白色的皮毛，可以更好地融入它们所处的白色沙滩环境，而这一进化过程只用了4000～6000年的时间。还有研究发现，从美国东南部迁移到其他地区的菲尔德小鼠，在迁移到不同地区之后，它们会根据当地较浅或较深的土壤颜色，相应改变自己的皮毛颜色。
结构显色
科学家对于蝴蝶群体中如何利用色彩进行沟通交流和配偶选择进行了许多研究，他们希望了解：为什么雄蝶拥有色彩斑斓的美丽翅膀？为什么雌蝶会被美丽的色彩所吸引？结果发现，一些蝴蝶会将上述的色素显色方式，同另一种被叫做“结构显色”的色彩显现方式结合在一起。蝴蝶翅膀表面拥有数以千计的微小鳞片，在光线的照射下，这些超微结构以不同的角度反射出不同波长的光，从而显现出如彩虹般的炫丽色彩。 以菜粉蝶为例。这是一种看起来非常普通的蝴蝶，其翅膀呈现出黑白两色斑纹。然而，这种蝴蝶的显色本领并非表面上看起来那么简单。通过色素显色和结构显色的组合（雄蝶翅膀的鳞片中含有少量的色素细胞），使得它们能够以闪烁不定的彩虹色来吸引雌性蝴蝶。研究发现，在被吸引过来的雌蝶的眼中，雄蝶的翅膀上发出的是非常艳丽的蓝紫色。
为什么说翅膀的颜色在蝴蝶互相之间的沟通交流中起着重要的作用？研究认为，色泽华丽的雄蝶在获取食物的能力等方面拥有更优良的基因，雄蝶为“经营”美丽翅膀所下的功夫，实际上是在炫耀它们在遗传基因上的优势，表明自己有能力获得足够多的蛋白质。因此，色泽最炫目的雄蝶显然是雌蝶的最佳配偶，也最有可能将它们的遗传基因在蝴蝶种群中延续下去。
蝴蝶独特的结构显色本领对于它们的性选择至关重要，但同时也是不同种类或不同个体蝴蝶的一种身份标志，蝴蝶在很远的地方就能根据不同颜色的翅膀，识别出它们的同伴，甚至辨别出对方的性别。
生物荧光
生物体的第三种色彩产生机制与操纵光的能力有关，即生物体吸收某些波长（通常是在紫外线光谱内），然后以不同的波长发出，产生荧光。在过去十年里，在揭示自然世界中的荧光和生物发光的作用方面，科学家取得了很大的进展。
研究表明，某些种类鹦鹉的羽毛会发出荧光。与雄性菜粉蝶闪耀紫色光一样，对于这些鹦鹉来说，羽毛色彩越明艳，其遗传基因越优良越能吸引异性。还有一些动物，如水母和珊瑚，它们体内能合成绿色荧光蛋白分子，从而发出荧光。
这些动物发出荧光的目的是什么呢？比如，受到伤害的加勒比海珊瑚比健康的同类更容易发荧光。这是为什么呢？研究发现，珊瑚可以通过释放过氧化氢等自由基来为自己疗伤，但太多过氧化氢会损害珊瑚健康的部分。因此，加勒比海珊瑚逐渐进化形成了一种防止来自自由基伤害的防御机制，即释放荧光蛋白作为天然的抗氧化剂。
关于珊瑚为何发荧光，科学家还提出了其他一些理论。一种理论认为，这是为居住在珊瑚内的藻类共生体提供的一种机制，在阳光照射受到限制的条件下，为共生生物进行光合作用提供增强光源。还有一种理论则认为，珊瑚荧光可减轻照射在藻类共生体上紫外光的影响，从而达到保护藻类、降低珊瑚白化程度的目的。
生物发光
上面说的是生物吸收外部光源触发产生的荧光，令人难以想象的是，某些生物竟然进化出了从自身内部发光的机制。这种生物发光机制就是第四种，也是最后一种自然显色机制。
生物荧光是生物体内两种化学物质混合在一起产生化学反应的结果，但与通常的化学反应不同的是，反应的结果是发射出生物荧光。萤火虫和陆地上的其他一些动物，以及深海中的很多海洋生物，就是利用这种发光机制从身体内部发光的。
科学家解释说，萤火虫会产生闪烁的荧光，有的种类的萤火虫甚至可以模仿其他物种的闪光频率，从而吸引一些亲缘关系较为接近的萤火虫种类，成为它们的送上门来的“晚餐”。海洋深处的生物发光可能还具有通信交流的作用。在漆黑的海底，动物的视觉器官的功能渐渐消退，它们眼睛的大小会随着深度的增加而越来越小，但它们却进化出了另一种本领，即利用生物发光来感知周围的世界，并与周围的世界进行交流。如果你去到海底遨游，你会发现，无论你触碰到什么动物，它们都会闪闪发光起来。
与发蓝光生物为主的海洋大部分地方相比，海底发出绿色荧光的大量生物很可能与海底珊瑚主要发出绿色生物光的特点有关，生活在海底的蟹等甲壳类动物能够看到这样的生物荧光，可能同时也进化出了相应的适应能力，用以分辨哪些食物是可以吃的美味，哪些食物是有毒不能吃的。（编译 方陵生）