「紫色の動物」が自然界にほとんどいないのはなぜなのか？

自然界で「青色」は最も希少な色とされていますが、光を調整することで青く見える動物は数多くおり、青いチョウやカエル、鳥などが存在しています。一方で、「紫色」がより存在がまれな動物の色である理由について、動物の情報を伝えるYouTubeチャンネル「Pack Vibes」が解説しています。

Why Purple is So Hard for Animals to Make - YouTube

Pack Vibesについてはまず、動物の色の基本的なポイントを「ショウジョウコウカンチョウ」と「モルフォチョウ」を対比させて説明しています。鮮やかな赤色の羽を持つショウジョウコウカンチョウは、羽の中に赤い色素を持っており、羽を細かくすりつぶしたとしても赤い色が残ります。

一方でモルフォチョウの場合、鮮やかな青色の羽を同じようにすりつぶしたとしても、青い色は残りません。また、上から光を当てて見るとモルフォチョウは鮮やかな青色に見えますが、下から光を当てて上から見ると茶色いチョウに見えるほか、羽にアルコールを垂らすと青色から緑色に変わります。これは、モルフォチョウが羽の表面にある鱗粉(りんぷん)で光の干渉を発生させることで光沢のある青みを表現しているからであり、青い色素は羽に含まれません。このような現象を構造色と言います。

Pack Vibesは「色素は科学、構造色は建築」と表現しています。白色光が色素に当たると分子はある波長の光を吸収し、吸収されなかった光が目に届いて色として見えます。一方で構造色では表面の凹凸や繊維などによって光の波長そのものに干渉するため、より鮮やかな色に見えるというわけ。

青色の色素は自然界に存在しておらず、色素によって青く見せている動物はごく小数のチョウや魚に限られますが、青は構造色でも表現できるため、青く見える動物自体は数多く存在します。

しかし、紫色を作るのはかなり複雑だとPack Vibesは指摘。紫色を体色に持つ動物として、アマゾンの熱帯雨林に生息する「ムラサキカザリドリ」がいます。ムラサキカザリドリは首元から胸にかけて、鮮やかな青紫色になっています。ムラサキカザリドリの青紫色は色素だけでも構造色だけでもなく、その両方を使って表現されていると研究によって明らかになっています。

また重要なポイントとして、「紫色(Purple)」と「すみれ色(Violet)」は似て見える色ですが、物理的には異なる色であることの理解が必要です。というのも、すみれ色は可視スペクトルの一部であり、短波長の端に位置しています。一方で紫色に単一の波長はなく、赤と青が同時に目に届いた時に錯覚として感じられる非スペクトル色です。つまり、動物の色が紫っぽく見える場合、可視スペクトルとしてすみれ色を見せている場合と、波長を組み合わせて紫色を見せている場合があるというわけです。

紫色に見える動物として有名なものの1つがコムラサキです。コムラサキは全身茶色のチョウですが、光の当たる角度によっては濃い紫色に見えます。研究によると、コムラサキの色は紫色とすみれ色のちょうど中間あたりにあり、羽に光が当たる角度がわずか18度の範囲でしかこの紫色は見えないそうです。

紫色を体色に持つのは昆虫や鳥に多く、その全てが体表・鱗粉・羽に細かく精密な構造を持っています。さらに、水中では紫色はより奇妙な姿を見せます。「ムラサキヒトデ」は見事な紫色の体色をしていることもあれば、オレンジ色や赤色、茶色のこともあります。その色のほとんどは天然色素のカロテノイド群に由来しており、食生活や環境、遺伝などが組み合わさっていると考えられていますが、詳細は解明されていません。

一方で、哺乳類は紫色とほとんど無縁となっています。魚類・両生類・は虫類は色素胞と呼ばれる色を作り出す細胞を持っていますが、哺乳類はメラノサイトによってメラニンを作ることに頼っています。メラニンから作り出されるのは濃い茶色や黒、黄色や赤みがかった色調であるため、黒いクマや白いウサギ、赤っぽいキツネなどは生息していますが、この色素システムでは青色を作り出すことはできません。

哺乳類が色素で青色や紫色を作り出すことはできませんが、構造色によって表現できる可能性はあります。これに一番近いのがマンドリルです。マンドリルの顔には青っぽい隆起した部分があり、1世紀以上にわたってこれは組織を通じた光の散乱による色だと考えられていました。ところがより詳細な研究によって、この部分にはコラーゲン繊維が並んでおり、その繊維が青色を強く反射させていることが分かっています。

Pack Vibesは「紫色の動物が少ないのは、進化において紫色を作る単純な方法が1つとして存在しないからだと考えられます。わずかな角度でしか紫色に見えないチョウの羽は、その難しさをよく表していると言えます。さらに、哺乳類の色素化学は他の多くの脊椎動物と比べて制限されています。羽毛や昆虫の体表面と比較して、毛は精巧な構造色を表現するのに適していません」と述べています。