在南美洲的雨林深处，生活着世界上颜色最鲜艳的两栖动物之一：箭毒蛙。但不要将它们耀眼的外表误认为是邀请你靠近。这些色彩鲜艳的颜色是在警告，攻击它们不值得。触摸箭毒蛙的皮肤——它们是世界上毒性最强的动物之一——即使对人类也会引起恶心、肿胀和瘫痪。
捕食这些青蛙的动物已经学会将鲜艳的颜色视为有毒或不好吃的信号。但是，将颜色与危险联系起来需要时间，这给进化生物学家带来了一个悖论。在捕食者还没有学会避免它们并且更容易发现它们的情况下，这些被捕食的物种是如何存活足够长的时间来演化出作为警告信号的颜色的呢？
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一种理论是，鲜艳的警告信号，也称为拟态防御（aposematism），是间接和通过渐进阶段演化而来的。今天发表在《科学》杂志上的一项研究表明，一些生物永久地适应了鲜艳的皮肤，首先是通过使用隐藏的信号，让捕食者有足够的时间学会对这些颜色要谨慎对待。这些颜色通常隐藏在它们的腹部或下侧。
“如果你是一个具有化学防御谱系的第一个显眼个体，那么这种突变就很难在种群中立足，因为捕食者无从得知你的肤色与化学防御有关，”韩国首尔国立大学助理教授、该研究的合著者张九康（Changku Kang）说。
为了研究动物的颜色是如何进化的，研究人员将 1,000 多种青蛙和蝾螈分成了五类。加拿大卡尔顿大学博士后研究员、该研究的首席作者卡尔·洛夫勒-亨利（Karl Loeffler-Henry）表示，大多数关于动物色彩进化的研究都试图将动物分为两大类——显眼或伪装——这限制了对动物色彩的复杂理解。
相反，这项研究考察了这两类极端情况以及动物可能开发的其它适应性。拥有使它们脱颖而出的颜色的动物，如红色、黄色和鲜艳的蓝色皮肤，被归类为显眼。发展出旨在融入环境的颜色的动物被归类为隐蔽。部分显眼的动物是指颜色在四肢和其他身体部位有所隐藏的动物。完全显眼的生物是指鲜艳的颜色完全隐藏在腹部和其他隐蔽区域的生物。同时具有隐蔽和显眼形式的两栖动物被归入多态类别。
然后，生物学家们测试了九种不同的进化模型，以重建它们的祖先所经历的进化路径，包括它们何时同时发展了拟态防御和毒性作为防御策略。
走向拟态防御的道路并非一帆风顺。拟态防御没有直接从伪装策略演化而来，而是有一个重要的过渡阶段。“有利于这种颜色进化的条件可能不太严格，但它们为整体鲜艳颜色进化提供了清晰的途径，”未参与该研究的东卡罗莱纳大学进化生物学家凯尔·萨默斯（Kyle Summers）说。当动物首次发展出鲜艳的色素时，它们最初会将它们隐藏在四肢或腹部等身体部位。
如果受到威胁，这些动物会抬起四肢或身体以露出颜色，这些颜色最终成为捕食者的警告信号，而这些捕食者曾天真地吃过这些生物。“拟态防御在两栖动物的不同谱系中已经独立演化了许多次，”洛夫勒-亨利解释说。“隐藏的信号解释了这是如何发生的，并揭示了进化过程如何发生的迷人故事。”
“这项研究为进化鲜艳的捕食者防御警告信号的长期悖论提供了一个新颖的解决方案，”布拉格查尔斯大学动物学助理教授、也未参与该研究的爱丽丝·埃克斯纳洛娃（Alice Exnerová）补充道。她还表示，研究结果表明探索替代和被忽视的进化策略的价值，这可以增进我们对自然界中各种捕食者防御策略的理解。
