人类搞颜色还是嫩了点！零色素添加，它们照样整得花里胡哨

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图片来源：WulongTommy/Quantamagazine许多动物有着绚丽多彩的外表，比如孔雀、豹变色龙、绯红金刚鹦鹉、小丑鱼、巨嘴鸟和蓝环章鱼。但绝大多数情况下，科学家只知道动物是如何使用这些颜色的，却不了解这些颜色是如何产生的。最近的研究揭开了这个秘密：这些颜色就来自羽毛、鳞片和皮肤上极其精确的微小结构。
来源丨QuantaMagazine
撰文丨VivianCallier
翻译丨Jubilee
编辑丨杨心舟
自然界中，尤其是植物的颜色大都由色素产生。这些色素能反射光谱中的一部分，同时吸收剩余部分。像叶绿素这样的绿色色素反射了光谱的绿色部分，但也吸收波长更长的红色和黄色以及更短的蓝色。叶绿素的分子构成和其分子结构中原子之间的精确距离决定了反射或吸收的波长。
植物很精通生化合成过程，它们的细胞可以调制多种类型的色素，但动物基本上已经失去了制造大多数色素的代谢途径。黑色素是动物体内最主要的色素，但其能调制的颜色却非常有限，要么是棕色的真黑色素（eumelanin），要么就是红黄色的褐黑色素（pheomelanin）。然而，动物通常可以从食物中获得所需的色素，用来装饰和伪装自己，追求配偶和抵御捕食者。例如，鸟类明亮的红色和黄色就来自食物中的类胡萝卜素。
不依赖色素制造颜色
想要获取光谱中的蓝色并不容易，因为自然界中很少有可供食用的蓝色色素。然而，冠蓝鸦、彩虹方头鱼、箭毒蛙等许多其他动物却不依赖色素就能拥有蓝色。它们演化出了一种光学技巧来制造蓝色(和一些绿色) ，这就是所谓的结构色。

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图片来源：Wikipedia结构色就像过滤网，只允许部分波长通过。它们特定的光子机制因物种而异，但作用的原理都是个体身上的纳米尺度结构能与光的波长对应。这些结构能以不同的方式衍射光的颜色，并产生干涉效应。
耶鲁大学研究鸟类羽毛色彩的专家RichardPrum解释说："多个微小结构能散射光线，然后让这些散射的波相互作用。这种相互作用会加深一些颜色，淡化其他颜色。 "
这种通过结构制造颜色的方法的优势在于，其适应性很强。麻省理工学院学习生物光学材料的研究生MathiasKolle描述说："你用什么材料制作这种结构并不重要，只要它在一定程度上是透明的就行。 "
结构色通常也能具备色彩斑斓的视觉吸引力。因为从结构色层顶部反射的光可能与从底部反射的光不同，所以当从不同角度观察时，颜色似乎会变亮或发生变换。举个例子，这种效应在蓝闪蝶亮蓝色的翅膀上非常明显。蓝闪蝶翅膀上的鳞片上有微小的凹槽，凹槽内排列着树状突起，这些突起能衍射并反射光波，使它们互相干扰而产生闪耀又各异的蓝。

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在2015年的一项研究中， Kolle和他的同事报告了他们发现的一种软体动物蓝纹帽贝是如何在其外壳上产生独特的亮蓝色条纹的。壳中透明的碳酸钙晶体层排列成多个微观薄片，每一层都会衍射和反射出一片光。衍射的光波相互作用，根据每层的厚度和光的波长，这些光波会叠加或抵消。通过精确地控制各层的厚度（100纳米），蓝纹帽贝使除蓝色波长以外的所有波长都相互抵消了。

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