Viviane Callier

動物王國中許多居民都身披色彩華麗的“衣裳”：孔雀、變色龍、金剛鸚鵡、小丑魚、斑馬、章魚……動物們如何創(chuàng)造斑斕的色彩呢？隨著研究的深入，這些奧秘逐漸被揭開：華麗的色彩來源于羽毛、鱗片、頭發(fā)和皮膚上的微小結構，神奇的是，這些結構是十分精確地自動組裝起來的。

色素合成大師

讓我們先來聊聊植物。自然界中，植物王國中的許多顏色都是由色素產生的。色素反射光譜中部分波長的光，會同時吸收其余波長的光。比如，植物進行光合作用所需要的葉綠素就是植物自身制造的一種綠色色素，這種色素會反射光譜的綠色部分，吸收波長較長的紅色、黃色光以及波長較短的藍色光。哪些波長被反射或吸收，取決于色素的分子構成和分子結構中原子之間的精確距離。

植物是生物化學合成的大師，它們的細胞可以調制多種色素。

吃啥補啥

與植物不同，動物已經失去了制造大部分色素的代謝途徑。黑色素是動物體內的主要色素，但它能創(chuàng)造的顏色相當有限：要么是棕色（真黑色素），要么是紅黃色（類黑色素）。這對于需要偽裝自己或求偶的動物們可不太友好。于是，動物們另辟蹊徑，決定從飲食中獲得所需的色素，也就是傳說中的吃啥補啥。例如，鳥類鮮艷的紅色和黃色主要來自食物中的類胡蘿卜素。

奇妙的結構色

解決了紅色、黃色，科學家們發(fā)現，自然界中可食用的藍色色素極少，那么，動物們的藍色是哪兒來的呢？

這自然難不倒神奇的動物，冠藍鴉、霓虹燈魚、箭毒蛙和許多其他動物都找到了一種不依賴色素的辦法，它們進化出了顯現藍色（和一些綠色）的光學技巧——創(chuàng)造結構色。

結構色就像是濾光片，只允許一些特殊波長通過。神奇的動物們在自己的體表細胞創(chuàng)造的材料中，其納米結構尺度與光的波長相當，使他能對不同顏色的光進行衍射和干涉。比如，許多微小結構能夠散射光線，再讓這些散射光相互作用——在增強某些顏色的同時消除其他顏色。于是，動物們的藍色外表就這樣被反射出來。

閃閃的色彩

結構色還有一個大本領，能讓色彩看起來亮晶晶的，十分閃耀，這被稱為“虹彩效果”。

藍閃蝶亮晶晶的“外套”就是虹彩效果的顯現。因為，從結構顏色層頂部反射的光與從底部反射的光不同步，所以當從不同的角度觀看時，顏色看起來會變亮或色度（顏色的色調和飽和度）發(fā)生改變。藍閃蝶翅膀的鱗片上雕刻著微小的凹槽，這些凹槽排列成樹狀突起，這些突起對光波進行衍射或反射，使它們相互干涉，就呈現出藍色虹彩效果，十分漂亮。

冷知識：章魚怎樣改變顏色？

章魚皮膚上的染色質細胞中，含有一層反射蛋白，這種蛋白可以迅速從有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)。通過加厚和減薄這些蛋白層，章魚就能夠反射不同的波長，改變它們的顏色。

藍色背后的秘密

科學家還在發(fā)育中的鳥類羽毛的細胞內，有了新的發(fā)現——β-角蛋白。細胞中的化學變化導致β-角蛋白和水自發(fā)分離，在聚合蛋白質基質中形成球形水滴。細胞死亡后，水分蒸發(fā)，就只留下一個微小的氣泡球泡，剛好適合反射特定波長的光線。就像打開一瓶啤酒后，溶解的二氧化碳形成一個個氣泡，氣泡膨脹到一定的大小，就會漂浮起來，這東西看起來就像一瓶啤酒頂部的泡沫。

大多數鳥類的藍色羽毛中的氣泡都是無序的，但有一種鳥類——東南亞的藍翅葉鵯，是從排列整齊的泡狀晶體中獲得肩部羽毛的藍色光澤，將藍翅葉鵯羽毛放在強X射線束線下，科學家發(fā)現了一種更加神奇的螺旋二十四面體晶體。

螺旋二十四面體

螺旋二十四面體是一個連續(xù)的極小曲面，十分罕見，只有一些蝴蝶鱗片上有過它們的蹤跡。當這些鱗片正在發(fā)育時，鱗片細胞中的內質網膜連接成一片，形成了雙螺旋二十四面體，只有細胞死亡時，才會留下單螺旋二十四面體。

然而，螺旋二十四面體這樣神奇的晶體竟然可以在鳥類羽毛中實現自行組裝！別小瞧這個發(fā)現，這對尋找更好的方法來制造光子應用材料的工程師來說簡直非同尋常。例如，為了更有效地傳輸藍光，可以用藍翅葉鵯身上發(fā)現的那種藍色反射材料來制作光纖的包層，這樣就不會有藍色光子逃逸。

當科學家們完全解開這些結構的奧秘時，諾貝爾化學獎都會成為囊中之物哦。

變色龍會變色的原理和章魚不同。它們表皮下面有一層細胞，叫“虹細胞”，這些細胞含有微小的納米級鹽晶體，它們的直徑只有130納米，不到人類毛發(fā)直徑的百分之一。這些晶體排列成三維的晶格，當光線照射到晶格上時，會分裂成不同的波長，有的被吸收，有的反射回來，在我們眼中，就呈現出綠色、紅色或藍色。