色素细胞的演变过程

人类最常见、最重要的色素是黑素。它有两种形式:黑色或深棕色的优黑素和红色或黄色的浅黑素,两者均是酪氨酸的氧化产物。另外,还有三种比较常见的色素和各种动物呈现的颜色有关,即蝶呤、类胡萝卜素和血中的载氧蛋白——血红蛋白。蝶呤呈现白色、黄色和橙色,如蝴蝶翅膀的颜色就是蝶呤形成的;红海绵、金鱼等的颜色和类胡萝卜素有关;而白种人皮肤呈现粉色以及人类唇红部呈现红色则是血红蛋白作用的结果。

色素是由专门的细胞产生的。早在肠腔动物时期就出现了色素细胞,随着动物的进化,色素细胞的种类更是呈现出五花八门的特点。值得一提的是,动物本身并不能合成类胡萝卜素,它是由于进食了相应的植物造成的。

拟态章鱼的色素细胞变化

软体动物有黑素和眼色素,还有卟啉和胆色素。以乌贼和章鱼为例,它们体内有多种色素细胞,这些色素细胞团块通过平滑肌纤维的舒缩来调节团块的大小,由此来改变身体的颜色,以适应环境需要或用以逃生。

脊椎动物的色素细胞不再通过平滑肌纤维来调节其团块大小,其颜色的变化有两种不同的机制,由专门的细胞负责。瞬时的颜色变化由相对大的色素细胞负责,细胞内含色素的细胞器通过重新分布调整颜色的变化;长时间的颜色变化则通过相对小的黑素细胞数量上的变化或黑素细胞产生的黑素量的变化实现,人类表皮中树突状黑素细胞亦属此例。

色素细胞的类型和分布随着动物的进化而变化。鱼类的表皮、真皮均含有色素细胞,但多数以真皮内色素细胞为主。到了两柄动物,它同时含有表皮内树突状黑素细胞和真皮内与鱼类相似的色素细胞,并且一直延续至爬行动物。鸟类的黑素细胞可以将优黑素和浅黑素运输至羽毛胚芽,用以形成黑色、灰色、棕色等色调以及深色的背景。而哺乳动物的色调显得单调得多,很多哺乳动物如狗和公牛甚至丧失了辨别颜色的能力,但所有的Ⅱ甫乳动物始终保留着表皮内的黑素细胞。

总之,从无脊椎动物到脊椎动物,从鱼类到哺乳动物,动物的进化体现在多个方面,而皮肤是其中一个关键的变化。通过比较生物学的方法,我们发现人类皮肤的各种“部件”比人类的出现要早得多。由于拥有一副坚韧、可伸缩而且不易穿透的皮肤,动物在陆地上运动的能力提高了,而毛囊及附属器的出现更是为动物提供了保持体温的机制。

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