孔雀為什麼有七彩羽毛？
◎沈政男（醫師、文字志工）

台大皮膚科林頌然醫師的論文登上了最新一期全球頂尖的《科學》期刊，研究主題與鳥類羽毛黑色素細胞（Melanocyte）有關。

林醫師發現，位於鳥類表皮羽囊底部的黑色素幹細胞，會隨著分裂向上傳遞，當黑色素細胞和羽毛的角質細胞結合後，就會讓羽毛顯現出不同顏色和排列方式。以老鷹、貓頭鷹的橫紋羽來說，羽囊內部的纖維細胞會分泌名為 Agouti 的蛋白質，該蛋白質會抑制黑色素，進而造成白色橫紋（附圖左上，蘋果日報報導）。

這則新聞國內報紙都報導了，但背景說明不夠，都沒有說明黑色素細胞的角色。

黑色素細胞含黑色素，呈現的是黑色、棕色，為什麼鳥羽會有七彩顏色？主要是羽毛中另外還有含脂色素的細胞，而最重要的脂色素是類胡蔔素，可產生紅、黃色。

問題來了，有黑色棕色，有紅色黃色，那藍綠色系呢？

不是直接由色素成色，而是靠著羽毛的顯微結構，將光線經過折射、繞射、干擾等光學作用後，呈現羽毛的藍綠色。這叫結構成色，跟鳥類、昆蟲或植物的七彩顏色都有關聯。

結構成色原理，十七世紀英國大科學家胡克與牛頓就知道了，他們對孔雀的七彩羽毛感到好奇，用顯微鏡去看，才發現原來細微結構這麼充滿層次，對於光線行進應該會造成影響。

黑色素細胞就是在結構成色過程扮演了角色。

羽毛有三層結構，分別是外層的上皮層，通常具有紅色或黃色的脂色素以及少部份的黑色素細胞；中心的髓質，能夠產生黑色素細胞；以及介於上皮層與髓質間、具有分散光的構造的雲細胞層，雲細胞層中沒有任何色素細胞（如附圖右上）。

以羽毛的綠色成色為例。在上皮層中充滿大量的黃色素細胞，在中心的髓質則是黑色與棕色的黑色素，當光進入了雲細胞層內，經過分散作用後，就會發出藍色的光，其他的顏色則被髓質內的黑色素所吸收，因此上皮層的黃色與經由雲細胞層出來的藍光混合，自然就變成綠色。

林頌然醫師的貢獻在於，他發現黑色素幹細胞在羽毛的近端皮囊中呈現環狀分佈，以及在羽毛生長過程中，黑色素幹細胞會由底層上昇到表皮，再透過特殊蛋白質的抑制作用（有如橡皮擦），產生各式各樣的黑色素分佈。這些原本科學界不清楚。

林醫師可以說繼承了胡克與牛頓以降，對於鳥羽結構成色的研究傳統。