在动画《飞哥与小佛》(Phineas and Ferb)中超人气角色——鸭嘴兽泰瑞/特务 P,可爱的外表加上宠物与特务的双重身分,使牠成为家喻户晓的大明星,鲜明的体色「泰瑞色」也蔚为风潮。

但你知道吗?泰瑞的颜色其实是真的!

动物界神奇宝贝——鸭嘴兽的二三事

鸭嘴兽是栖息在澳洲东部的半水生单孔目动物,而单孔目代表着具有长期独立演化的古老哺乳动物,虽是哺乳类但却会产卵;现存的单孔目动物仅存鸭嘴兽及针鼹,均为澳洲特有种。

鸭嘴兽通常为夜间活动,并依靠一套独特的表徵在黄昏、夜间和浑浊的水中,活动於弱光水生环境,牠们可以闭着眼睛游泳猎捕,使用机械感受及电感受来定位、感知水下猎物。鸭嘴兽的皮毛除了喙、脚和尾巴外,覆盖身体均匀且致密,可在水中起到绝缘的作用。

雄性鸭嘴兽的後肢长了尖刺并分泌有毒物质,在打架中会善用毒刺攻击,藉此争夺雌性,是目前为数不多的有毒哺乳类之一。

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这些特徵已经让鸭嘴兽够特别了,现在又多了一样更令人惊艳的能力:生物萤光。

鸭嘴兽使出「生物萤光」!

生物萤光( Biofluorescence)是生物透过体内的萤光蛋白来吸收特定波长的光,然後发出另一波长的光。萤光蛋白吸收外来的能量,如紫外线,并发出萤光。

有一点还须特别注意:生物萤光与生物发光(bioluminescence)尽管都为发出萤光,但机制却有所不同,又以生物发光较为常见,如萤火虫、蓝眼泪(夜光藻)等;站上亦有许多关於生物发光机制的文章,欢迎读者阅读~!

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早期对於生物萤光的研究多半是在刺丝胞动物中发现,现今则观察到越来越多不同物种也有此机制,从无脊椎动物到鸟类再到哺乳动物,远比原先想像得还要更加普遍。

一切都是意外的发现?

2020 年 10 月期刊《哺乳类》(Mammalia)上发表了篇关於:鸭嘴兽在紫外光的照射下,会产生蓝绿色的萤光,这项发现也使得在生物萤光研究领域有一大进展。

研究团队在森林观察萤光的生物时,发现北美飞鼠在紫外线照射下肚子会发出粉红色的光,於是便前往芝加哥菲尔德自然史博物馆(Field Museum of Natural History , FMNH)进一步确认,他们将存放在馆内的飞鼠标本进行照射,证实牠们腹部的毛会散发粉红萤光,并将研究成果发表於《哺乳类》期刊。

在好奇心的驱使下,该研究团队试着用紫外光照射了自然史博物馆内,同为夜行性哺乳类的鸭嘴兽标本,意外发现鸭嘴兽的皮毛也会发出萤光!(以後出门都带着 UV 灯好了)

研究过程

研究团队详细检查了馆内的两个鸭嘴兽标本,分别为编号 FMNH 55559(雌性)和编号 FMNH 16612(根据脚踝上的尖刺推断为雄性);在黑暗的房间里以 385~395 nm 紫外线灯照射,并用滤光片阻挡短波长(包括反射的紫外线),以提高更长的生物萤光波长的可见度,然後拍摄紫外光反射图像。

结果显示,鸭嘴兽的背侧和腹侧毛皮在可见光下呈均匀棕色,在紫外光下则呈绿色至青蓝色。

团队也检查了这两个标本的腹部共五个不同点,在每个位置上将探针与标本成 45° 角,并将采集的五个光谱结合起来创建平均光谱,检测到了约 500 nm 的萤光波峰。

与光源光谱相比,两个标本光谱显示的结果为:吸收紫外光(200~400 nm)并发出可见光(500~600 nm),确认了鸭嘴兽的生物萤光皮毛。

为了验证在 FMNH 标本中获得的结果,团队还检查了另一个不同地点、日期收集的鸭嘴兽标本。存放在美国内布拉斯加州大学博物馆(University of Nebraska State Museum , UNSM)内的雄性鸭嘴兽标本,再次验证毛皮在可见光下呈均匀棕色,在紫外光下则呈生物萤光绿色。

在该团队发表研究结果前不久,有另一篇论文报告了一只刚被路杀的鸭嘴兽在黑光灯(一种照射出紫外光的灯)下发光,藉此印证了鸭嘴兽确实能发出萤光。

而在北美飞鼠及鸭嘴兽之前,唯一哺乳类会发出萤光的纪录仅出现在 1983 年的一份有袋负鼠研究,该团队这两次的意外发现,无疑为哺乳世界的生物萤光拓展新知。

发光的目的

到这里不免让人好奇,鸭嘴兽是为了什麽目的而发萤光,或是有什麽生物意义?然而科学家们表示,目前仍不清楚鸭嘴兽为何会发光。

科学家们也为此作出了一些推断,鸭嘴兽、美洲飞鼠和负鼠都是在黄昏至夜间活跃,许多夜行性哺乳动物似乎具有对紫外线敏感的视力,生物萤光在弱光环境中强化了适应性,进一步表明紫外线在弱光环境中具有生态意义。

因此推测:鸭嘴兽对紫外线的吸收和随後发出的萤光,可能会降低对紫外线敏感的捕食者对牠们的能见度。不过这还得靠实地野生生态研究记录,观察生物萤光功能对鸭嘴兽的重要性。

2021 年也有研究团队发现了另一种有生物萤光机制的哺乳类——跳兔(Pedetidae),而牠们也同为夜间活动的哺乳动物[4]

也许,生物萤光机制对在弱光环境中活跃的夜行性哺乳动物发挥着重要作用。

後记

笔者非常好奇泰瑞的颜色为什麽就刚好是蓝绿色,《飞哥与小佛》2007 年在迪士尼频道首播,确认鸭嘴兽会发蓝绿色萤光则是在 2020 年发表,嗯……,这也许就是个可爱的巧合吧!

参考资料

  1. Biofluorescence in the platypus(Ornithorhynchus anatinus)
  2. 若你觉得鸭嘴兽不够神奇,现在我们知道牠们也会发光!
  3. 生物萤光—维基百科
  4. Vivid biofluorescence discovered in the nocturnal Springhare(Pedetidae)

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