遇見科學

台灣是鳥類生態豐富的「賞鳥寶島」，不少國外鳥迷還會不辭千里飛到台灣賞鳥。而許多民眾到戶外用望遠鏡觀察鳥兒千姿百態時，總會對牠們五顏六色、美麗多變的羽毛發出讚歎之聲，也不禁好奇為何鳥類羽毛顏色可以如此多變。為解開鳥羽絢爛多彩的謎底，台灣大學組成跨領域研究團隊，歷經三年終於從羽毛黑色素幹細胞解開色彩斑斕的羽色之謎，研究成果登上頂尖科學期刊─《Science》。

侏儸紀恐龍就已長出羽毛

「鳥類是從恐龍演化而來，在侏儸紀時代的恐龍，就已演化出第一根雨毛，換言之侏儸紀時的恐龍就已看得到多樣化羽毛顏色。」參與鳥羽研究的台大醫學工程研究所副教授林頌然表示，早在一百年前，國外就有不少學者想探索鳥羽多變原因，但始終沒有找到確定結論，以至於謎底遲遲無法解開。

原因就在於鳥羽中的「黑色素幹細胞」並無色素，很難從組織切片中找到黑色素幹細胞正確位置，使得許多前人研究都無法突破瓶頸。

為此，研究團隊以「台灣黑羽土雞」為實驗對象，並運用現代幹細胞學及分子生物學的方法，成功發展出分子探針與標記模式，終於順利從台灣黑羽土雞身上發現了羽毛黑色素幹細胞的證據，釐清了「黑色素幹細胞」原來是隱藏在羽毛的底部沒有色素的表皮處，而不是像過去學者認為黑色素幹細胞是位於羽囊正中央或外部的認知。為進一步了解鳥類羽毛的黑色素幹細胞排列方式，團隊利用「三維影像重組」觀察到鳥羽黑色素幹細胞是採「水平圓環形」排列，並環繞於羽毛的底部。當羽毛啟動新生長期時，就會活化而產生有顏色的黑色素細胞，使得這些有顏色的黑色素細胞，向上移動至生長中的羽毛，使鳥羽出現各種顏色。

研究指出，不同種類的鳥類羽毛，也會隨著季節更迭與鳥類年齡，而衍生出周期性生長及更換羽毛的情況。有趣的是，當鳥羽轉白時，部分黑色素幹細胞仍會繼續保存在環形結構上，等羽毛重新再生時，就可讓這些幹細胞重新活化、再生出色素來。

白髮是因黑色素幹細胞老化

說到這裡，很多人可能好奇那為何人類等哺乳類動物毛髮，無法像鳥類般五顏六色呢？林頌然表示，這是因為哺乳類生物的毛髮呈現「線型生長」，黑色素幹細胞的分布上會較為聚集，接近為「點狀分布」，不同於鳥類「水平圓環形」排列。因此在先天上就限制黑色素幹細胞的空間調控彈性，因此顏色變化也就不若鳥類那樣多元。

林頌然表示，這項研究是一個開端，團隊也希望藉此基礎找出人類頭髮為何會變白的關鍵因子，讓華髮有朝一日可再轉回烏黑。他表示，人的頭髮之所以會變白，是因黑色素幹細胞老化消失的關係，而一般困擾年經人的「少年白」則是因為黑色素幹細胞提早老化的關係。研究亦發現少年白與遺傳有相關聯，若父母中有人出現少年白的情況，則子女出現少年白的機率也會增加。