

大自然中的发光现象并非仅限于萤火虫和萤火虫。上个月发表在《自然》杂志上的一项新研究发现,两种分布在非洲大陆上的跳兔都具有鲜艳的粉红色生物荧光。
生物荧光通常描述的是一个生物体组织中的粒子吸收短波长、高能光,在保留一部分能量后,以较低能量、因此较长波长的波长将其射出的过程。紫外线和蓝光等短波长光进入,然后以红色、橙色、黄色和绿色等长波长光发射出来。
这种色彩斑斓的光芒已经在萤火虫、鱼类、爬行动物、两栖动物和鸟类中观察到。三类夜行性哺乳动物——新世界的飞鼠、新世界的有袋类负鼠以及单孔类鸭嘴兽——在以往的研究中也显示出生物荧光。
值得注意的是,这三类动物分别栖息在三个不同大陆的独特生态系统中,而且它们之间没有近亲关系。Northland College 的自然资源学教授、首席研究员 Erik R. Olson 表示,加上这两种跳兔,表明发光特征在哺乳动物中的分布比以前认为的要广泛得多。“我预感跳兔不会是最后一种让我们惊讶于拥有这种特征的哺乳动物。”

Olson 还参与了记录飞鼠和鸭嘴兽生物荧光的研究。事实上,他的团队在 2018 年 4 月首次观察到跳兔的粉红色光芒,当时他们正在芝加哥菲尔德博物馆检查保存的飞鼠和其他滑翔哺乳动物的标本。其中一种,鳞尾松鼠,被归类在与跳兔相同的亚目下。
Olson 解释说:“所以当我们——在黑暗中用头灯——查看抽屉时,我们发现了鳞尾松鼠,它们没有表现出生物荧光,但碰巧我们看了旁边的抽屉,里面装着它们现存最近的亲戚,跳兔。”“我们在抽屉里看到了这种粉橙色的生物荧光,那一刻真是激动人心。看到这样的景象,可能是第一次——这真的激发了好奇心。”
为了理解这种粉红色光芒,Olson 和他的团队对其模式和化学基础进行了广泛的表征。他们检查了 14 件博物馆标本,其中包括 8 件来自安哥拉和博茨瓦纳的南非跳兔(Pedetes capensis)标本,以及 6 件来自肯尼亚和坦桑尼亚的东非跳兔(Pedetes surdaster)标本。
南非跳兔(P. capensis)和东非跳兔(P. surdaster)在体型和外观上非常相似,但因遗传差异而区分开来。与它们的名称不同,它们与野兔无关,实际上是啮齿动物。
跳兔的外形像袋鼠,前肢短,后肢强壮,但体型约为兔子大小。它们还有大耳朵、大眼睛和长而蓬松的尾巴,用于保持平衡。这两个物种都是夜行动物,会挖掘洞穴,白天在里面活动。
Olson 和同事们在可见光和紫外线波长下对标本进行了拍照。在紫外线下,跳兔的外部后背和侧面(而非腹部)显示出红橙色的光芒。
他们还拍摄了五只生活在内布拉斯加州奥马哈亨利·多利动物园(Henry Doorly Zoo and Aquarium)圈养繁殖的南非跳兔(P. capensis)。这些跳兔的毛皮在紫外线下会发出鲜艳的粉红色荧光,每个个体都显示出独特的鲜红、橙色和粉红色图案。

在圈养环境之外,也有关于跳兔生物荧光的照片证据。独立于《自然》杂志的研究,野生动物摄影师 Alex Frood 在 2019 年 4 月在博茨瓦纳为一只野生的跳兔拍摄了类似的粉红色毛皮照片。
除了光成像,Olson 和他的团队还使用一种称为薄层色谱的化学技术,从印第安纳州埃文斯维尔的 Mesker Park Zoo & Botanic Garden 一只已故的雌性南非跳兔(P. capensis)的毛皮中提取了导致荧光的分子。他们识别出多种卟啉,这是一类以其强烈色素而闻名的有机分子,它们是造成这种超凡脱俗光芒的原因。
卟啉分子常常是许多蛋白质和组织中荧光和强烈色素显现的原因。由于其环状结构,卟啉很容易吸收光,这会激发其富含能量的双键中的电子,当电子再次平静下来时,便以鲜艳的色彩释放出来。

根据 Northland College 化学助理教授、该研究的合著者之一 Michaela Carlson 的说法,有两种特定的卟啉可能导致生物荧光跳兔的颜色。“根据条件,共卟啉和尿卟啉都会在可见光谱的黄色、橙色或红色区域发出荧光,”她说。“这就是为什么跳兔会发出粉红色荧光。”
Olson 及其同事在这项研究中建立的全面框架可以用于扩展对其他哺乳动物荧光的研究。Olson 认为这种荧光在哺乳动物中的分布比以前认为的更普遍,但他指出只有当其他科学家进行调查时,我们才能得知。
他说:“我认为这项合作工作为记录哺乳动物的生物荧光奠定了良好的方法。现在,在整个哺乳纲动物中更广泛地记录这种特征的艰巨任务已经摆在眼前。”