在動物王國中，鳥類是最豐富多彩的生物之一。但所有這些令人驚奇的顏色不同的鳥類是如何出現的呢？
幾乎所有具有鮮紅色、橙色和黃色羽毛或喙的鳥類都使用一組稱為類胡蘿蔔素的色素來產生顏色。然而，這些動物不能直接製造類胡蘿蔔素。他們必須透過飲食從所吃的植物中獲取這些物質。
鸚鵡是這項規則的例外，它們進化出了一種全新的方法來製造彩色顏料，稱為鸚鵡黃黴素。
儘管科學家已經了解這些不同的顏料一段時間，了解鳥類如何利用它們來改變顏色背後的生化和遺傳基礎還不太清楚。但最近兩項關於鸚鵡和雀類的獨立研究為了解這個謎團提供了重要的見解。
一項研究，發表於現代生物學，由我們中的一位（丹尼爾·胡珀）領導，並且另一個由葡萄牙生物學家 Roberto Abore 領導並發表於科學。它們共同促進了我們對鳥類如何產生豐富多彩的展示以及這些特徵如何進化的理解。
單一酵素
這兩項新研究涉及大型國際研究團隊。他們利用基因定序的最新進展來檢查基因組（動物的完整 DNA 集）的哪些區域決定了鸚鵡和雀的自然黃色到紅色的顏色變化。
值得注意的是，儘管這兩類鳥類使用不同類型的顏料來展示豐富多彩的色彩，但科學家發現它們以相似的方式進化。
Arbore 的研究著眼於暗色鸚鵡(暗色假魚），一種原產於新幾內亞的鸚鵡，有黃色、橙色或紅色的羽毛帶。
研究發現，黃色和紅色羽毛顏色之間的變化與一種名為 ALDH3A2 的酵素有關。這種酵素將紅色鸚鵡色素轉化為黃色色素。
當發育中的羽毛含有大量這種酵素時，它們最終會變成黃色；當它們更少時，它們就會變成紅色。
科學家發現 ALDH3A2 酶也解釋了許多其他鸚鵡物種的顏色變化，這些鸚鵡獨立進化出了黃色到紅色的顏色變化。
兩個特殊基因
這長尾雀(尖尾鷓鴣）是一種原產於澳洲北部的鳴禽。有兩種具有不同顏色喙的雜交亞種。一隻是黃嘴，另一隻是紅嘴。
鳥類可能從飲食中攝入的大多數類胡蘿蔔素色素都是黃色或橙色的，因此鳥類在食用它們後必須以某種方式改變色素的化學性質以產生紅色。
胡珀的研究檢視了野生長尾雀整個分佈中這一性狀的變異，以及被測鳥類基因組的變異。事實證明，這些雀類的喙顏色主要與兩個基因 CYP2J19 和 TTC39B 有關。
這兩個基因共同驅動黃色膳食類胡蘿蔔素轉化為紅色類胡蘿蔔素。
在長尾雀中，黃色似乎是由突變造成的，這些突變特別關閉了喙中的這些基因，同時使它們在身體的其他部位（例如眼睛）保持開啟。
透過將這些顏色基因的DNA代碼與其他雀類物種進行比較，研究人員也發現，現代長尾雀的祖先擁有紅色的喙，但突變的黃色喙慢慢變得越來越普遍。
就像燈泡調光器一樣
這些研究共同展示了自然族群中顏色如何演變。
在鸚鵡和雀類中，導致黃色到紅色變化的突變並沒有改變相關酵素的功能。相反，它們影響了這些酶活躍的地點和時間。
可以將其視為透過在現有電燈開關上安裝調光器來改變房間的照明，而不是拆除整個燈具。
科學家也表明，在鸚鵡和雀類的野生族群中，僅僅幾個基因的突變就可以深刻地改變色素的化學結構——足以區分紅色和黃色。
關鍵基因透過酵素的作用改變色素分子的化學結構，該酵素僅向色素添加一個氧原子。這使得鸚鵡的顏色從鮮紅色變成鮮黃色，而雀類的顏色則相反，從鮮黃色變成鮮紅色。
大自然的奇蹟
自從查爾斯·達爾文用鳥類的顏色來概述他的自然選擇進化論以來，鳥類顏色的演變一直是人們關注的焦點。我們在周圍看到的密切相關的鳥類之間最明顯的區別是它們的顏色。
這兩項新研究向我們展示了一些基因和單一氧原子的添加如何改變演化過程，創造出一種看起來截然不同的新形式。
如果這在進化意義上改善了動物——也許它們看起來對潛在的伴侶更有吸引力或更引人注目——它可能會導致新物種的起源。
這項工作讓我們想起了自然的奇蹟，並表明進化是一個持續的過程。
為了保護物種，我們需要盡可能地保護它們的遺傳複雜性。族群中的每個個體都包含獨特的基因組，每一個微小的變異都是過去數百萬年進化的產物。它也可能是未來開發新物種的關鍵。
