蜂鸟在鸟类世界里算是个异类。它们是世界上体型最小的鸟类，为了生存每天必须吸食相当于自身体重一半的昆虫和花蜜，能够向后飞行，而且它们简直就是微小的飞行宝石。蜂鸟拥有动物界中最耀眼的一些色彩。
“在蜂鸟的博物馆收藏中，有一个非常引人注目之处是，当你拉开一个抽屉时，所有的喉部，或者说喉囊，都会闪耀，”研究蜂鸟的芝加哥自然历史博物馆进化生物学家 Chad Eliason 说。“[在]正确的角度下，有一个大约5到10度的窗口，你会看到一道非常明亮的色彩闪光，光线恰到好处。”
为了更好地理解蜂鸟是如何实现这种令人惊艳的虹彩的，Eliason 和他的同事们研究了它们羽毛中微小的、能反射光的结构，称为黑色素体。研究人员发现，蜂鸟的黑色素体比其他鸟类的黑色素体要精细得多。该团队今天在《进化》杂志上报道了这些发现。
蜂鸟并非唯一具有虹彩的鸟类，这意味着当光线照射到它们的羽毛上时，光线会被散射，产生一种闪亮的辉光，这种辉光会随着观察角度的不同而变化。这种效果与你在油膜、珍珠母和肥皂泡上看到的 the sheen 非常相似。你可以在八哥身上看到的 subtle gloss、雄性绿头鸭那 unmistakable 的绿色头部，以及天堂鸟制造的 psychedelic display 中找到虹彩。但 Eliason 表示，与蜂鸟相比，它们就逊色多了。
在鸟类中，由角蛋白蛋白包裹的黑色素小体（melanosomes）会产生这种虹彩效果。它们存在于被称为羽小枝（barbules）的微小丝状结构中，羽小枝从羽毛的羽干（barbs）上分叉出来，就像树枝上长出的叶子一样。人类的头发、皮肤和指甲中也有黑色素和角蛋白，但（可悲的是）它们无法产生如此华丽的色彩。
“我们拥有与鸟类基本相同的基本成分，但鸟类在分层和构建这些材料方面已经大玩特玩，以独特的方式玩转光线，”Eliason 说。
蜂鸟更是将这一理念发挥到了极致。研究人员以前就曾发现蜂鸟的黑色素体与其他鸟类不同，但大多数研究只集中在一两个物种上，Eliason 说。他和他的团队在透射电子显微镜下研究了34种不同的蜂鸟（包括色彩斑斓的紫尾剑蜂鸟和白尾星额蜂鸟）的羽小枝，以找出所有蜂鸟是否都以相同的方式产生它们闪闪发光的虹彩。他们发现，与其他动物中发现的 the log-shaped melanin granules 不同，蜂鸟羽小枝中的黑色素体被压扁成 a pancake shape，并充满了 tiny air bubbles。这些气泡为光线在角蛋白、色素和空气中传播时提供了许多复杂的表面进行反弹。
在不同的蜂鸟物种之间，黑色素体的厚度、气泡的大小以及羽小枝中堆叠的黑色素体数量等特征各不相同。“在一些物种中，你可能会有15层这样的充气式 pancake，”Eliason 说。
他和他的同事们还通过查阅一个现有的数据库，该数据库描述了不同蜂鸟物种之间的亲缘关系以及它们共同祖先出现的时间，来研究这些色彩特征是如何随着时间演化的。他们发现，在蜂鸟的羽小枝中，角蛋白外层与下面的黑色素体是独立进化的。相比之下，在花嘴鸭（一群拥有虹彩翅膀的鸟类，包括绿头鸭）中，这些结构是同步进化的，Eliason 说。
这表明蜂鸟在进化和微调不同色彩特征组合方面拥有更大的自由度。这可能解释了在不同的蜂鸟物种中看到的各种颜色——或者如 Eliason 和他的合著者所描述的“爆发性的色彩多样化”。
作为下一步，该团队已开始调查当不同蜂鸟物种进行杂交繁殖时，这些颜色会发生什么变化。
“有一个例子，有两种粉红喉咙的物种，当它们繁殖时，后代的颜色是 bright yellow，这完全出乎意料，”Eliason 说。“我们现在正在研究不同的[色彩特征]组合是如何让杂交后代看起来与它们的亲本物种如此不同。”
