从里约热内卢的热情狂欢节到海盗的服装，鹦鹉因其鲜艳的色彩而在全球被认可。最近发表在《科学》杂志上的一项研究揭示了鹦鹉DNA中的一个“开关”，该开关调节它们非凡的色彩组合。这项研究由香港大学的科学家以及来自葡萄牙BIOPOLIS-CIBIO的国际团队共同进行。
“鹦鹉在许多方面都是卓越的，包括它们生成如此丰富颜色变化的方式，”香港大学生物科学学院的共同作者Simon Yung Wa Sin教授解释道。
“在颜色方面，鹦鹉有其独特的方法，”BIOPOLIS-CIBIO的Roberto Arbore博士表示，他也是该研究的共同第一作者。虽然其他鸟类可能拥有黄色和红色的羽毛，但鹦鹉已发展出被称为“鹦鹉黄色素”（psittacofulvins）的独特色素（“psittakós”来自古希腊语，意为鹦鹉， “fulvus”来自拉丁语，意为红黄色）。“鹦鹉创造性地将这些与其他色素混合，以获得鲜艳的黄色、红色和绿色，使它们成为自然界中最色彩斑斓的生物之一，”他补充道。
鹦鹉在世界各地作为受欢迎的宠物，因其色彩和智慧而受到重视。尽管它们外表艳丽，但它们独特的色彩创造过程仍然是个谜。“对于科学家和鸟类爱好者来说，这都是一个重要的谜团，”BIOPOLIS-CIBIO的资深作者Miguel Carneiro教授说。他进一步强调道：“这关乎生物学中的一个基本问题：自然中多样性是如何产生的？”
为了研究这个问题，研究人员首先确认了鹦鹉的黄色和红色羽毛与其特有的两种特定色素相关。“尽管以前的文献暗示存在两种化学形式的鹦鹉黄色素，但第一次看到清晰的直接证据几乎令人难以置信。只有在获得遗传数据后，所有信息才开始正确协调，”来自布拉格查理大学的共同第一作者Jindřich Brejcha博士表示。
研究团队选择研究一种自然呈现红色和黄色变体的鹦鹉物种，这是一种罕见现象。“在新几内亚的丛林中发现的暗色鹦鹉为我们提供了机会，因当地的认证繁殖者仅距我们在葡萄牙的实验室不远，帮助我们获取样本以探索这种物种的颜色遗传学，”共同领导该研究的科因布拉大学的Pedro Miguel Araújo表示，他补充道：“我们的研究解决方案几乎就在隔壁！”
研究团队发现一种特定的蛋白质决定了珊瑚鹦鹉的颜色变化——具体而言，是一种醛脱氢酶（ALDH），这是生物体解毒的关键成分，参与如人类肝脏中的酒精消除等过程。来自BIOPOLIS-CIBIO的另一位共同第一作者Soraia Barbosa博士指出：“鹦鹉的羽毛已经适应利用这种蛋白质将红色鹦鹉黄色素转化为黄色。这就像一个旋钮，蛋白质活性增加会导致更浅的红色。”
为了进一步检查这种蛋白质在其他鹦鹉物种羽毛着色中的作用，研究人员将注意力转向玫瑰面爱情鸟，后者展现出绿色（黄色鹦鹉黄色素）和红色羽毛斑块。“这种熟悉的鹦鹉提供了一个理想的模型，以探索基因因素如何区分其羽毛中红色和黄色鹦鹉黄色素之间的颜色，”Simon Yung Wa Sin表示，他领导的香港大学团队包括Dr. Alison Cloutier和研究助理Emily Shui Kei Poon。他们发现，同样的醛脱氢酶基因在黄色羽毛中的表达水平较高，而在红色羽毛中则没有。“当这个基因以更高的水平活跃时，鹦鹉黄色素就会从红色转变为黄色，”Simon解释道。
在一项开创性努力中，科学家研究了著名的虎皮鹦鹉，以演示这种简单的旋钮机制。他们检查了单个细胞在羽毛生长过程中如何激活或关闭不同基因，识别出利用这种解毒蛋白进行色素转化的特定细胞。他们最终通过基因修改酵母以表达鹦鹉颜色基因来实现最终验证。“令人惊讶的是，我们改变后的酵母产生了鹦鹉色，这显示这个基因足以阐明鹦鹉是如何管理其羽毛中黄色和红色比例的，”来自圣路易斯华盛顿大学（美国）的Joseph C. Corbo教授评论道。
这项研究突出了尖端技术如何日益被用于解决自然之谜。“我们现在理解这些惊艳的颜色如何通过一个简单的旋钮式‘分子开关’在野生动物中演变，它将一个解毒蛋白重新用于新的角色，”Carneiro总结道。这些发现为科学家提供了一个新的视角，看到进化是一个从简单适应中产生复杂性的过程。
