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聖誕馴鹿魯道夫,鼻子為什麼這麼紅?

文/Ent|古生物學博士生,科學松鼠會成員

雖說聖誕節是外來節日,但種種因素之下,國內接觸到的聖誕元素越來越多了。除了最典型的聖誕樹和聖誕老人之外,還有一個出場率越來越高的角色:紅鼻子馴鹿魯道夫(Rudolph the Red-Nosed Reindeer)。

魯道夫是一隻小鹿,誕生於 1939 年羅伯特.梅(Robert L. May)的童話故事裡[1]。故事說,小魯道夫因為長了一隻發光的紅色鼻子而遭到其他馴鹿的嘲笑,也沒鹿和他一起玩。但有一年聖誕前夜,起了大霧,聖誕老人看到了魯道夫的紅鼻子,於是請他作為馴鹿領隊照亮道路,從此得到了其他馴鹿的愛戴。

當然這個故事今天看起來可能政治上會有點奇怪——這裡暫不去討論。我們關心的,是這個更奇怪的發光紅鼻子。

光學:紅鼻子在平安夜有多好用?

達特茅斯大學人類學教授納撒尼爾.多米尼(Nathaniel J. Dominy)在一篇新發表的論文中討論了紅鼻子的光學效果[2]

按照傳統,聖誕老人的鹿是馴鹿,最典型的特徵是有看起來奇怪的珊瑚狀角,也不是樹枝狀但也沒有連成一大片。北極馴鹿(Rangifer tarandus tarandus )的視力比起人類在短波段更好,能看到紫外線[3],這對生活在高緯度地區非常好用——因為這裡太陽常年高度很低,陽光要走更遠的距離才能抵達地面,因此遭受了嚴重散射,帶來大量藍光和紫外光[4]。而且,馴鹿眼睛裡用來反光的「照膜」,到了冬天也會從金黃色變成深藍色——可能是為了進一步增強視力[5]

真正的馴鹿,英國叫Reindeer,美國叫 Caribou,但聖誕老人的馴鹿一般都還是用 Reindeer。注意是馴鹿,不是麋鹿也不是別的什麼鹿。圖/Smithsonian

真正的馴鹿,英國叫Reindeer,美國叫 Caribou,但聖誕老人的馴鹿一般都還是用 Reindeer。注意是馴鹿,不是麋鹿也不是別的什麼鹿。圖/Smithsonian

左邊是冬天,右邊是夏天。光澤來自於反光的照膜(tapetum lucidum)。圖/Glen Jeffery

左邊是冬天,右邊是夏天。光澤來自於反光的照膜(tapetum lucidum)。圖/Glen Jeffery @ Independent

但這都是正常的冬天。要是起霧了,藍光反而最容易被霧氣擋住。此時聖誕老人的馴鹿靠自然光就會很難看見東西,跑都難跑,別提飛了。

這時候魯道夫就派上用場了:紅光是最容易穿透霧氣的光,這是交通燈用紅色作為停止信號的一個重要原因。雖然我們無法直接測量它鼻子的波長,但故事裡描述了一個良好的近似物:同為聖誕節裝飾的冬青(Ilex aquifolium)所結的紅果子。它的紅光差不多正好是哺乳動物能看到的紅色的上限——因此,魯道夫鼻子作為照明燈,正好。

Richard M. Scarry 的插圖表明,魯道夫的鼻子和冬青果子的紅色一致。圖/Nathaniel J. Dominy

Richard M. Scarry 的插圖表明,魯道夫的鼻子和冬青果子的紅色一致。圖/Nathaniel J. Dominy

這張拍攝於德國魏瑪的延時疊加照片,不嚴格但有趣地展現了不同色光在霧中的穿透力差異。圖/Lucas Zimmermann

這張拍攝於德國魏瑪的延時疊加照片,不嚴格但有趣地展現了不同色光在霧中的穿透力差異。圖/Lucas Zimmermann @ Behance

生理:紅鼻子是怎麼顯紅的?

其實羅伯特.梅提交他的草稿時,出版商一開始是拒絕的,說大紅鼻子容易讓人聯想到酒糟鼻。當然紅色只是因為面部毛細血管擴張,血流量增加所致,未必都是來自酗酒。如果魯道夫出於某種原因而鼻部血管發生改變,很容易變得非常紅。(不過發光的話可能就沒辦法了……,除非是某種附生的紅色熒光生物,此事稍後再提。)

但這樣會導致一個額外問題:散熱。馴鹿的鼻子本來已經血管發達了,再增大血流量的話,熱量損失會更加嚴重,令魯道夫面臨體溫過低的危險,從而難以愉快地和其他小伙伴在冰天雪地裡玩耍[6]。但照明又是平安夜導航必需的,所以他得有額外的卡路里來源——咦,所以這就是為什麼平安夜要擺一盤餅乾在桌上嗎?看來這不是給聖誕老人吃的,而是給魯道夫補充熱量的啊。

今天的紅鼻子還是小丑的標誌之一,因此 BBC 有一個喜劇項目叫「紅鼻子日」,豆豆先生也為之代言。圖/rednoseday.org

今天的紅鼻子還是小丑的標誌之一,因此 BBC 有一個喜劇項目叫「紅鼻子日」,豆豆先生也為之代言。圖/rednoseday.org

演化:為什麼會有紅色的鼻子?

好了,這才是真正難以解決、需要大開腦洞的問題。

雖說有照明需求,但聖誕老人顯然是偶然發現的魯道夫,並未進行過任何人為選育。簡單的鼻子偏紅可以是偶發變異,可是一個閃閃發光能夠照明的大紅鼻子,還伴隨著高昂的代價,這怎麼看都不太像是純粹的意外啊。自然選擇可以創立出各種奇蹟,但它需要時間和漸變,不可能孤零零蹦出一個魯道夫來的。

一個顯而易見的回答是返祖現象。馴鹿在歷史上可能經歷過一個需要紅鼻子的時期,後來這個需求消失了,別的馴鹿的紅鼻子也因高昂代價而消失,只有魯道夫因為一個突變而重新「啟動」了被關掉的紅色鼻子機制。但這也只是把問題推到了過去:歷史上的紅鼻子是在怎樣的環境壓力下誕生的呢?

更加不利的是,很少有什么生物專門演化出一個光源用於照明。照明的耗能極大,而效果卻很不好,需要在黑暗中活動的生物通常都會使用更好的夜視、嗅覺、迴聲、紅外視力或者別的什麼辦法。生物發光通常不是為了環境照明,而是用來做其他任務,比如最典型的傳遞信號[7]

日本攝影師 Tsuneaki Hiramatsu 拍攝的螢火蟲。但實際上這是照片效果,真的螢火蟲遠遠沒有這麼亮,要能照明是極其困難的。圖/ Tsuneaki Hiramatsu

日本攝影師 Tsuneaki Hiramatsu 拍攝的螢火蟲。但實際上這是照片效果,真的螢火蟲遠遠沒有這麼亮,要能照明是極其困難的。圖/ Tsuneaki Hiramatsu

可是這麼一個只會發亮的大紅鼻子,耗能大、成本高,卻幾乎不能傳遞複雜信息,無非是告訴別人「這兒有東西」。這信號會被同類、獵物和捕食者一起看到,但馴鹿本來就是密集群居無需相互尋找,又是吃草的沒什麼吸引獵物的必要,徒增被捕食者吃掉的概率而已……。

等等,被捕食者吃掉?

是的,這紅鼻子不一定是對馴鹿自己有好處的東西,而可能是馴鹿被別的什麼生物操縱的結果,令其他生物受益。

生態:捕食與寄生的紅色惡意

寄生是自然界中極為普遍的現象,研究者估計全部生物裡有四分之一是寄生生活,就連極寒之地的馴鹿也不能免遭其擾。人們早就在馴鹿身上發現了各種寄生蟲,僅消化道寄生的線蟲就有 25 種。馴鹿鼻子當然也是有寄生蟲的,最常見的物種為 Linguatula arctica(鼻竇),Cephenemyia trompe(鼻腔和喉),以及 Elaphostrongylus(肺部但常沿呼吸道蔓延)[8]

寄生生物操縱宿主也是很常見的現象,感冒病毒令人打噴嚏就是一個例子:讓病毒通過飛沫傳播開來。有些寄生蟲的生活史很複雜,必須讓自己的宿主被別的東西吃掉,於是它就會想辦法讓宿主更容易被吃掉。比如某些螞蟻會被寄生蟲驅使而跑到葉片頂端,更容易被草食動物一口吞[9] ;而有些魚類被寄生之後則會浮到水面肚皮上翻,更容易被水鳥發現並吃掉[10]

而魯道夫的紅鼻子,也許就是這樣一種寄生蟲在發光,為了讓自己沿食物鏈傳播下去,而以刺穿濃霧的耀眼紅色指引著捕食者——比如說,曾生活在北方地區,因氣候變化和人類獵殺在一萬年前剛剛滅絕的劍齒虎(Smilodon)。

「劍齒虎」(Sabre-tooth cat)其實是一個很廣泛很不嚴格的措辭,包含好幾個時間差異很大、親緣關係也很遠的類群,主要共同點是牙齒。本文這裡特指 Smilodon 一屬,圖中是一隻 S. fatalis。圖/wikipedia

「劍齒虎」(Sabre-tooth cat)其實是一個很廣泛很不嚴格的措辭,包含好幾個時間差異很大、親緣關係也很遠的類群,主要共同點是牙齒。本文這裡特指 Smilodon 一屬,圖中是一隻 S. fatalis。圖/wikipedia

浪漫地假想一下,聖誕節可能其實是人類和紅鼻子馴鹿結下的古老互助。數萬年前的人類憑藉火和矛擊退劍齒虎,令馴鹿得以安全;而鹿群則在每年冬至時節為人類帶來禮物作為報答,領頭的魯道夫以鼻子的紅光象徵古老的約定。所有其他的聖誕神話也許都是這一契約的附生產物,源自一種操縱宿主的寄生蟲……。

而劍齒虎的遺產可能也沒有徹底消失。想想你家的貓咪,下次用激光筆耍得它團團轉的時候,你或許就能理解它為何痴迷於那一星紅色的光芒了。

  • PS:雖然原理部分是科學的,所有引用文獻也都是真實的,但紅鼻子魯道夫是不存在的生物,請不要忘記這一點 _(:з」∠)_

 

本文來源於果殼網(微信公眾號:Guokr42),編輯:窗敲雨。本文禁止二次轉載,如需轉載請聯繫 sns@guokr.com


參考文獻

  1. May, RL 1939. Rudolph the Red-Nosed Reindeer. Chicago, IL: Montgomery Ward.
  2. Dominy, Nathaniel 2015. Reindeer Vision Explains the Benefits of a Glowing Nose. Front Young Minds. 3:18. doi: 10.3389/frym.2015.00018
  3. Hogg, C., Neveu, M., Stokkan, K.-A., Folkow, L., Cottrill, P., Douglas, R., et al. 2011. Arctic reindeer extend their visual range into the ultraviolet. J. Exp. Biol. 214:2014–9. doi: 10.1242/jeb.053553
  4. Tyler, NJC, Jeffery, G., Hogg, CR, and Stokkan, K.-A. 2014. Ultraviolet vision may enhance the ability of reindeer to discriminate plants in snow. Arctic 67:159–66. doi: 10.14430/arctic4381
  5. Stokkan, K.-A., Folkow, L., Dukes, J., Neveu, M., Hogg, C., Siefken, S., et al. 2013. Shifting mirrors: adaptive changes in retinal reflections to winter darkness in Arctic reindeer. Proc. R. Soc. Lond. B 280:20132451. doi: 10.1098/rspb.2013.2451
  6. van der Hoven, B., Klijn, E., van Genderen, M., Schaftenaar, W., de Vogel, LL, van Duijn, D., et al. 2012. Microcirculatory investigations of nasal mucosa in reindeer Rangifer tarandus (Mammalia , Artiodactyla, Cervidae): Rudolph’s nose was overheated. Deinsea 15:37–46.
  7. Haddock, Steven HD; Moline, Mark A.; Case, James F. 2010. “Bioluminescence in the Sea". Annual Review of Marine Science 2: 443–493.
  8. Halvorsen, Odd 1986.  Epidemiology of reindeer parasites.  Parasitology today, 2:12.
  9. Marikovsky, PI 1962.  On some features of behavior of the antsFormica rufa L. infected with fungous disease.
    Insectes Sociaux, 1962
  10. Kevin D. Lafferty and A. Kimo Morris 1996. Altered Behavior of Parasitized Killifish Increases Susceptibility to Predation by Bird Final Hosts. Ecology 77:1390–1397.

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