蝴蝶翅膀上的粉为什么有颜色
蝴蝶之所以迷人，是因为它翅膀上有着多彩而美丽的图案。这也让生物学家想知道:蝴蝶的炫目颜色是如何形成的，不同的意思是什么？最近，荷兰格罗宁根大学物理学博士马尔科·吉拉尔多(Marco Giraldo)发现了解决这个问题的方法。在研究了菜粉蝶和其他蝴蝶翅膀的表面后，吉拉多透露，翅膀上的纳米结构正是蝴蝶的“颜色工厂”。《每日科学》等科学网站最近报道了相关新闻。
双层鳞片粉末结构
蝴蝶翅膀上的粉为什么有颜色
19世纪英国博物学家亨利·贝兹花了11年时间在亚马孙河收集到了14000多种动物标本,其中也包括多种蝴蝶.他曾经这样说:了解这些动物能帮助我们揭示生命的力量.而蝴蝶,这种被认为浅薄轻佻的昆虫则将成为生物学中最有价值的精灵.
如今,人类发现的蝴蝶品种已经超过了17000个.它们中的绝大部分都有与众不同的翅膀,有的似精美的刺绣,有的如闪烁的彩屏.研究表明,蝴蝶翅膀上炫目的色彩来自一种微小的鳞片状物质,它们就像圣诞树上小小的彩灯,在光线的照耀下能折射出斑斓的色彩.
和电脑显示屏的成像原理一样,蝴蝶也是用单色斑点组成一幅完整的图案,每一个有色的鳞片来自一个细胞.它在整幅图案中扮演一个像素.细胞上的颜色来自细胞内的类黄酮、黑色素等化学物质.这些细胞也有寿命,它死亡以后,那些曾经绚丽的颜色也随之消逝.
研究发现,蝴蝶翅膀上构成图案的细胞在其幼虫时期就已经存在.20世纪70年代,英国科学家菲德里克·莱奥特通过对一个幼虫进行的微型手术证明了这一点.莱奥特研究的非洲彩蝶有一对漂亮的翅膀,其花纹看上去活像一对公牛的眼睛.莱奥特说,那样的花纹在蝴蝶还是蛹的时候 就已经露出了端倪.
希拉尔多则强调,蝴蝶翅膀上的颜色其实就是一个身份标志.不同颜色的翅膀,让形色万千的蝴蝶能在很远的地方就识别出同伴,甚至辨别出对方是雄是雌.那么,蝴蝶是如何拥有这些漂亮的色彩呢?希拉尔多将研究对象瞄准了菜粉蝶.
这种属于鳞翅目粉蝶科的菜粉蝶体型中等,体长15-19mm,翅展35-55mm.受到不同生活环境的影响,不同菜粉蝶身上的色泽有深浅的变化,斑纹也会有大有小.通常来说,在高温下生长的个体,翅面上的黑斑色深显著而翅里的黄鳞色泽鲜艳;反之在低温条件下发育成长的个体则黑鳞少而斑形小,或完全消失.
当然,这位物理学家以菜粉蝶作为研究对象的原因是,它们拥有的色素颜色单一.通过电子显微镜的观察,他发现这些菜粉蝶翅膀的结构非常奇特.希拉尔多发现,尽管不同种类的蝴蝶,鳞粉结构不同,但彼此之间还是有共同特征.一般来说,蝴蝶翅膀由两层仅有3至4微米厚的鳞片组成,上面一层鳞片像微小的屋瓦一样交替,每个鳞片的构造也很复杂.而下一层则比较光滑.蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体,也就是纳米结构.通过这种结构,蝴蝶翅膀能捕捉光线,仅让某种波长的光线透过.这便决定了不同的颜色.
还能区别雌雄
此前的研究资料可以为这项结论提供佐证:在2005年,科学研究人员在非洲发现一种蝴蝶,其翅膀鳞粉中所含的物质,就与利用最新纳米技术开发出的发光二极管材料具有相同的晶体结构.不过,更重要的是,希拉尔多还发现,这种纳米结构不仅让蝴蝶拥有了不同的颜色,同时也能区别出性别.在菜粉蝶群落中,由于“种族”的不同,有时也会出现一些奇怪的现象.比如日本菜粉蝶,雌雄易辨,而欧洲的菜粉蝶,雄粉蝶经常找错对象.这也是蝴蝶翅膀上的纳米结构在“作祟”.
鳞粉能将逃逸的光线高效折射回表面.这种独特结构,能使光折射率各异的物质在纳米层次有规则地排列,从而高效地让特定颜色的光透过或者将其“拦截”.日本菜粉蝶雄雌个体之间,色素构成有着细微的区别.雌性日本菜粉蝶缺少一种特殊的色素颗粒,而这种色素颗粒是利于吸收紫外线的.由于这一缺失,菜粉蝶翅膀的纳米结构反映出的色彩就会有差异,因循着这一线索,雄性个体很快就能找到它们的伴侣.
为什么有的人经常把蓝色说成绿色呢???
他们色弱
全色弱
又称红绿蓝黄色弱.其色觉障碍比全色盲程度要低,视力无任何异常,也无全色盲的其它并发症.在物体颜色深且鲜明时,则能够分辨;若颜色浅而不饱和时,则分辨困难.患者也少见.
部分色弱
有红色弱(第一色弱)、绿色弱(第二色弱)和蓝黄色弱(第三色弱)等,其中红绿色弱较多见,患者对红、绿色感受力差,照明不良时,其辨色能力近于红绿色盲;但物质色深、鲜明且照明度佳时,其辨色能力接近正常.
色盲(弱)患者生来就没有正确的辨色能力,并且以为别人也和自己一样,故不能自觉有病,许多色盲患者眼部检查也无异常发现.当红、绿色彩特别明显或单一出现时,患者往往凭借独特的经验加以区分,因此色盲(弱)只有通过专门的色觉检查才能判定.
为什么黄种人肤色差异这么大
人种也称“种族”,是在体质形态上具有某些共同遗传特征(如肤色、发色、发形、眼色、头形、鼻形等等)的人群,这些特征是在一定的地域内,长期适应自然环境而形成的.〕在人类发展的初期,人类各集团在很长一段时期内,彼此隔离地生活在各自然地理环境里.由于自然条件长期对人类的不同影响,以及各人群集团间长期隔离和交通联络的不发达而造成不同地域内的人群的不同自然体质特征.根据这些特征,全世界人类可分为三大类人种,即蒙古人种、欧罗巴人种和尼格罗人种.各人种之间,在自然体质特征上虽有一定区别,但无明显界限,而具有逐渐过渡的现象.这充分说明全世界各人种在生物学上同属一个物种,并具有共同的祖先.[在人种分类上,也有主要根据肤色特征,把人类分为黄色人种、白色人种、黑色人种和棕色人种的.人种属自然范畴,绝无优劣之分.
人种作为生物学概念,我们必须看到以下几点:首先,任何一个人种都没有某个或某些专有的基因,人种之间的差别仅仅是某种或某些基因的频率不同.例如,决定血型的IA等位基因在欧洲白种人中频率比较高,IB等位基因在亚洲黄种人中频率比较高.Ii等位基因在南美印第安人中比较高.但它们都有 Ii、IA、IB3种等位基因.其次,由于各种中间类型的存在,各种族之间并没有不可逾越的界限.例如,埃塞俄比亚人和南印度人的特征介于白种人和黑种人之间,南西伯利亚人和乌拉尔人的特征介于白种人和黄种人之间,而千岛人则具有白种、黄种、黑种3个主要人种的特征.我们还应看到,虽然在一定条件下,不同人群之间存在地理隔离和文化隔离,但是这些并没有导致生殖隔离.种族在遗传上是“开放”的,不同种族之间可以通婚,都能产生生命力强的后裔.人类是迁徒能力很强的物种,各种各样的隔离都会由于迁徒而引起的相互作用所打破.由此可知,任何企图进行“纯”种族分类的想法都是错误的.
人们通常按肤色、鼻形等体质特征来划分人种,这些特征主要是由于对气候的适应而产生的.造成肤色差异的主要因素即是血管的分布和一定皮肤区域中黑色素的数量.黑色素多的皮肤显黑色,中等的显黄色,很少的显浅色.黑色素有吸收太阳光中的紫外线的能力.生活在横跨赤道的非洲的黑种人和西太平洋赤道附近的棕种人具有深色的皮肤,可使皮肤不至因过多的紫外线照射而受损害.紫外线可以刺激维生素D的产生,因而,深色的皮肤可以防止产生过多的维生素D,而导致维生素D中毒.相反,白种人原先生活在北欧,那里阳光不像赤道附近那么强烈,阳光中的紫外线不会危害身体,而且能刺激必要的维生素D的形成,因而北欧白人皮肤里的色素极少.
鼻形也是如此.生活在热带森林的人,鼻孔一般是宽阔的.这里的气候温暖湿润,鼻子的温暖湿润空气的功能不很重要.而生活在高纬度的白人有较长而突的鼻子,可以帮助暖化和湿润进入肺部的空气.黄种人的眼褶可能与亚洲中部风沙地带的气候有关;扁平的脸型和半满的脂肪层能够保护脸部不受冻伤.
这些种族特征大约是在化石智人阶段形成的.由于人类物质文化的进步,大多数种族特征早已失去适应上的意义.今天,一个黑人可以很好地生活在高纬度的北欧,他完全不需要靠阳光中的紫外光去产生维生素D,而可以从食物中获得必要的维生素D.白种人也可以借助衣服、帽子以及房屋等设施很好地生活在赤道附近.
白色人种是世界上人口最多的人种,约占世界总人口的54%左右.他们的体质特征是:肤色多呈浅淡色;发呈金黄,有的呈黑褐色;眼色碧蓝或灰褐色;发形呈波状或直状;唇型为薄唇;鼻狭而高;颧骨不高突;体毛和胡须较发达等.白色人种主要分布于欧洲、北非及亚洲的土耳其、伊朗、伊拉克、阿富汗、巴基斯坦、孟加拉、印度等地.近几百年来,随着殖民主义的扩张,又逐渐分布于美洲、南非和大洋洲等地.
黄色人种是世界上人口数居第二位的人种,约占世界总人口的37%左右.他们的体质特征是:肤色呈黄色或黄白色;发形直,发色黑;眼色深;颧骨较高;面部扁平;鼻子高低、宽窄适中;体毛和胡须稀疏.黄色人种主要分布在亚洲东部的中国、朝鲜、日本、蒙古、苏联的西伯利亚、
