為什么生命如此多彩

視覺的進(jìn)化

生物世界向色彩進(jìn)發(fā)的旅程，始于視力的進(jìn)化。早在6億多年前，最早的生物或許僅能分辨光明與黑暗。這一能力可能出現(xiàn)在單細(xì)胞生物（如細(xì)菌）中。使它們能夠感知環(huán)境變化的條件并不多，例如太陽(yáng)光的方向。

隨著時(shí)間推移，視覺系統(tǒng)逐步進(jìn)化，使生物能夠感知更廣泛的光譜。例如，三色視覺——感知紅、綠、藍(lán)三種不同波長(zhǎng)的能力——可追溯至5.5億至5億年前。這一進(jìn)化與“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”（大約5.41億年前）相吻合，那是生命迅速多樣化的時(shí)期，高級(jí)感官系統(tǒng)（如視覺）也在這一階段得到發(fā)展。

最早擁有三色視覺的動(dòng)物是一類非脊椎動(dòng)物——節(jié)肢動(dòng)物（如昆蟲、蜘蛛和甲殼類動(dòng)物）。而到5億至4.2億年前，脊椎動(dòng)物也開始具備三色視覺，這使它們能夠比單色視覺的生物更精準(zhǔn)地識(shí)別獵物和捕食者，提高在環(huán)境中的導(dǎo)航能力。

化石證據(jù)提供了進(jìn)一步探究視覺進(jìn)化秘密的線索。例如，三葉蟲——一類生活在5億多年前的已滅絕的海洋節(jié)肢動(dòng)物，它們擁有了復(fù)眼。復(fù)眼由多個(gè)小透鏡組成，每個(gè)透鏡負(fù)責(zé)捕捉一部分視野，并最終如馬賽克般拼湊出完整影像。這一視覺結(jié)構(gòu)能夠探測(cè)多種波長(zhǎng)的光波，使三葉蟲提高運(yùn)動(dòng)感知能力和生存競(jìng)爭(zhēng)力，在昏暗的海洋環(huán)境中獲得率先進(jìn)化的優(yōu)勢(shì)。

這些證據(jù)表明，生物在自身變得五彩斑斕之前，便已具備感知色彩的能力。

第一場(chǎng)“色彩革命”

生命世界的第一場(chǎng)“色彩革命”由植物引領(lǐng)。早期的植物進(jìn)化出了五彩斑斕的果實(shí)和花朵，以吸引動(dòng)物幫助其傳播種子和授粉。

基于現(xiàn)代植物變異的分析模型顯示，彩色果實(shí)出現(xiàn)在3.77億至3億年前，并與以果實(shí)為食的動(dòng)物（如哺乳動(dòng)物的早期近親）共同進(jìn)化。相比之下，花朵及其傳粉者的出現(xiàn)時(shí)間更晚，在2.5億至1.4億年前。這是地球色彩進(jìn)化的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

到了約1億年前的白堊紀(jì)，被子植物（開花植物）的興起進(jìn)一步推動(dòng)了色彩的大爆發(fā)。因?yàn)榛ǘ錇榱宋鄯洹⒑网B類等傳粉者，進(jìn)化出了比早期植物更鮮艷的色彩，塑造了豐富的生態(tài)景觀。

動(dòng)物的色彩進(jìn)化

動(dòng)物的顯著色彩進(jìn)化不早于1.4億年前。在此之前，大多數(shù)動(dòng)物的體色以柔和的棕色和灰色為主。色彩的進(jìn)化并非必然，是由生態(tài)和進(jìn)化因素塑造的，這些因素可能在不同的情況下導(dǎo)致不同結(jié)果的出現(xiàn)。

鮮艷的色彩通常是一種用于吸引配偶、震懾捕食者或建立等級(jí)優(yōu)勢(shì)的生存信號(hào)。例如，性選擇在色彩進(jìn)化中扮演了關(guān)鍵角色?？铸埢癁樵缙趧?dòng)物的色彩提供了令人震驚的證據(jù)。例如，近鳥龍化石中的黑素體（含色素的細(xì)胞器）顯示，它們?cè)鴵碛絮r艷的紅色羽毛，這些羽毛可能用于求偶展示或威嚇對(duì)手。

類似的，1000萬(wàn)年前的一種綠黑相間的蛇的鱗片化石表明，早期的爬行動(dòng)物也會(huì)利用顏色進(jìn)行偽裝或傳遞信號(hào)。

不過，色彩的進(jìn)化并不總是簡(jiǎn)單明了的。例如，毒箭蛙的鮮艷色彩（藍(lán)色、黃色或紅色）并非用于吸引配偶，而是一種警戒信號(hào)，用來警告捕食者自己可是具有毒性的。

但有趣的是，一些與毒箭蛙親緣關(guān)系較近的物種雖然同樣有毒，卻進(jìn)化出了偽裝色，而非警戒色。那么，既然偽裝起來就能躲避捕食者，為何還要進(jìn)化出顯眼的色彩？答案在于局部的捕食者生態(tài)及色彩生成的代價(jià)。在某些環(huán)境中，捕食者已經(jīng)“學(xué)會(huì)”將明亮色彩與毒性聯(lián)系起來，此時(shí)，身披顯眼顏色反而是一種有效的生存策略。而在其他情況下，偽裝可能更有利。

與大多數(shù)哺乳動(dòng)物的二色視覺不同，靈長(zhǎng)類（包括人類）進(jìn)化出了三色視覺，使其能夠感知更廣泛的色調(diào)，包括紅色色調(diào)。這一特性可能幫助我們的祖先在森林中更容易找到成熟的果實(shí)，同時(shí)也可能在社交互動(dòng)中發(fā)揮作用。

值得注意的是，不同物種感知的色彩并不相同。例如，人類看到的花朵顏色，與蜜蜂等傳粉者看到的并不一致。蜜蜂能夠探測(cè)紫外線光譜，它們看到的花紋往往隱藏在人類視野之外，這顯示了色彩是如何根據(jù)不同物種的生態(tài)需求進(jìn)行“定制”的。

未來的色彩進(jìn)化

我們知道了，地球的色彩并非一成不變。氣候變化、棲息地喪失及人類活動(dòng)正在改變地球顏色的進(jìn)化壓力，并可能重塑未來的視覺景觀。例如，有研究發(fā)現(xiàn)，一些生活在受污染水域的魚類正在失去鮮艷的色彩，因?yàn)槲廴疚锔蓴_了色素的合成或影響了視覺交流。

回顧過去，地球色彩的故事是一場(chǎng)漫長(zhǎng)而漸進(jìn)的演變，中間穿插著創(chuàng)新的爆發(fā)。從5億年前三葉蟲第一次看見彩色的海洋世界，到今日鳥類和花卉的絢爛景象，地球上的生命已用色彩繪制出一幅漫長(zhǎng)且生動(dòng)的畫卷。

那么，這個(gè)充滿活力的故事的下一章，又會(huì)是怎樣呢？