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我們的遠古地球，是一個以柔和的棕色、灰色和綠色為主的世界。但今天，我們的星球已被萬花筒般的色彩所點綴。從雄孔雀炫目的羽毛到絢爛多姿的花朵，地球歷經了一系列的演化，才得以如此五彩斑斕。然而，這場色彩的爆發是如何發生的？又為何會發生？
01
視覺的演化
生物世界向色彩敞開的旅程始於視力的演化。早在6億多年前，最早的生物或許僅能感知光明與黑暗。這一能力可能出現在單細胞生物（如細菌）中，使它們能夠感知環境變化，例如太陽光的方向。
隨著時間推移，視覺系統逐步演化，使生物能夠感知更廣泛的光譜。例如，三色視覺——即感知紅、綠、藍三種不同波長的能力——可追溯至約5億至5.5億年前。這一演化與“寒武紀大爆發”（大約5.41億年前）相吻合，那是生命迅速多樣化的時期，高階感官系統（如視覺）也在這一階段得到發展。
最早擁有三色視覺的動物是一類非脊椎動物——節肢動物（如昆蟲、蜘蛛和甲殼類動物）。而在4.2億至5億年前，脊椎動物也開始具備三色視覺，使它們能夠比單色視覺的生物更精準地識別獵物和捕食者，提高在環境中的導航能力。
化石證據提供了進一步的線索。例如，三葉蟲——一類生活在5億多年前的已滅絕的海洋節肢動物，就擁有複眼。複眼由多個小透鏡組成，每個透鏡負責捕捉視野的一部分，並最終拼接成馬賽克般的影像。這一視覺結構能夠探測多種光波長，使三葉蟲在昏暗的海洋環境中獲得演化優勢，提高運動感知能力和生存競爭力。
這些證據表明，生物在自身變得五彩斑斕之前，便已具備感知色彩的能力。
02
第一場色彩革命
生命世界的第一場色彩革命由植物引領。早期的植物演化出了五彩斑斕的果實和花朵，如紅色、黃色、橙色、藍色和紫色，以吸引動物幫助傳播種子和授粉。
基於現代植物變異的分析模型顯示，彩色果實大約出現在3億至3.77億年前，並與以果實為食的動物（如哺乳動物的早期近親）共同演化。相比之下，花朵及其傳粉者的出現更晚，大約在1.4億至2.5億年前，這標誌著地球色彩演化的重要轉折點。
到了約1億年前的白堊紀，被子植物（開花植物）的興起進一步推動了色彩的大爆發。因為花朵為了吸引蜜蜂、蝴蝶和鳥類等傳粉者，演化出了比種子更鮮豔的色彩，塑造了豐富的生態景觀。
03
動物的色彩演化
動物的顯著色彩演化不早於1.4億年前。在此之前，大多數動物的體色以柔和的棕色和灰色為主。色彩的演化並非必然，是由生態和演化因素塑造的，這些因素可能在不同的情況下導致不同的結果。
鮮豔的色彩通常是一種用於吸引配偶、震懾捕食者或建立等級優勢的生存訊號。例如，性選擇在色彩演化中扮演了關鍵角色。恐龍化石為早期動物的色彩提供了驚人的證據。例如，近鳥龍化石中的黑素體（含色素的細胞器）顯示，它們曾擁有鮮豔的紅色羽毛，這些羽毛可能用於求偶展示或威嚇對手。
類似地，1千萬年前的一種綠黑相間的蛇的鱗片化石表明，早期的爬行動物也利用顏色進行偽裝或傳遞訊號。
不過，色彩的演化並不總是簡單明瞭的。例如，毒箭蛙的鮮豔色彩（藍色、黃色或紅色）並非用於吸引配偶，而是一種警戒訊號，用來警告捕食者它們具有毒性。
但有趣的是，一些與毒箭蛙親緣關係較近的物種雖然同樣有毒，卻演化出了偽裝色，而非警戒色。那麼，既然隱蔽也能威懾捕食者，為何還要演化出顯眼的色彩？答案在於區域性的捕食者生態及色彩生成的代價。在某些環境中，捕食者已經學會將明亮色彩與毒性聯絡起來，此時顯眼的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。
與大多數哺乳動物的二色視覺不同，靈長類（包括人類）演化出了三色視覺，使其能夠感知更廣泛的色調，包括紅色。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，同時也可能在社互動動中發揮作用。
值得注意的是，不同物種感知的色彩並不相同。例如，人類看到的花朵顏色，與蜜蜂等傳粉者所看到的並不一致。蜜蜂能夠探測紫外線光譜，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不同物種的生態需求進行定製的。
03
未來的色彩演化
地球的色彩並非一成不變的。氣候變化、棲息地喪失及人類活動正在改變顏色的演化壓力，並可能重塑未來的視覺景觀。例如，有研究發現，一些生活在受汙染水域的魚類正在失去鮮豔的色彩，因為汙染物干擾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漫長而漸進的演變，中間穿插著創新的爆發。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製出一幅生動的畫卷。
那麼，這個充滿活力的故事的下一章會是什麼？
本文轉載自微信公眾號“原理”｜作者：Jonathan Goldenberg（隆德大學演化生物學家）｜編譯：糖獸
參考資料：https://theconversation.com/why-did-life-evolve-to-be-so-colourful-research-is-starting-to-give-us-some-answers-247136
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