红色、橙色、黄色、蓝色和紫色的鲜艳色彩帮助植物和动物与其自身物种和其他物种进行交流，以求生存。鲜艳的橙色箭毒蛙警告捕食者它们的毒性。不同的鸟类使用彩虹般的羽毛来吸引配偶。彩虹般色彩的花朵引诱鸟类和蜜蜂传播花粉和种子。
生物的颜色是缓慢进化的：大约3亿年前，色彩鲜艳的类水果种子开始点缀原本单调的景观，1亿年后出现了鲜艳的开花植物，又过了7000万年后，动物——主要是蟑螂和蝴蝶——开始呈现更鲜艳的色素。但是现在，在一个令人费解的转折中，新的研究表明，动物感知多种颜色的能力早在它们能够看到的颜色本身存在之前就出现了。
最近发表在《生物学评论》上的一项研究发现，色觉大约在5亿年前就出现了——那时的大背景是棕色、灰色和一些其他颜色的柔和色调。直到大约4亿年后，鲜艳的色彩才在脊椎动物和节肢动物（一群具有外骨骼的无脊椎动物，如昆虫和蜘蛛）中扩展开来。“在色彩爆发和色觉起源之间存在很长的滞后时间，”该研究的合著者、亚利桑那大学生态学和进化生物学教授约翰·J·维恩斯说。
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草莓箭毒蛙展现出鲜艳的色彩，作为对捕食者的强烈警告信号。
约翰·J·维恩斯
研究人员之前使用一种名为系统发育树的图表，确定了各种颜色的起源，该图表描绘了生物体彼此之间的基因关系。这与恰好包含保存完好色素的化石相结合，使进化生物学家能够将鲜艳的颜色追溯到第一批携带这种特征的生物类型。维恩斯和他的合著者，俄克拉荷马州立大学的综合生物学家扎卡里·埃伯茨，进一步推进了这项工作，他们分析了编码动物视觉系统中蛋白质受体的基因，以确定一个物种何时能够感知颜色。通过分析色觉和显著着色的时间线，该研究表明，前者和后者的发展之间相隔数亿年。
进化特征几乎总是出于某种原因而出现的；这就引出了一个问题，即为什么动物会在它们需要看到鲜艳色彩的区别之前很久就获得这种能力。根据这项新研究，色觉可能在早期物种辨别植物是长有绿色的活叶还是棕色的枯叶，或者从背景中挑出捕食者方面发挥了重要作用。色觉也可能被证明在水下尤其重要，脊椎动物物种首先在那里进化，用于区分光线穿过滤液时产生的色调。“在海洋环境中，光线移动有很多运动，因此色觉对于在水下导航特别有帮助，”维恩斯说。
这项研究的范围令人印象深刻，但并没有讲述色觉的全部故事，英国布里斯托尔大学行为生态学教授伊内斯·C·卡希尔说，他没有参与这项研究，但为该手稿提供了评论。这项研究侧重于三色视觉——人类拥有的那种视觉颜色感知类型；它没有研究大多数昆虫拥有的紫外线 (UV) 视觉。例如，蜜蜂使用紫外线来区分不同的花朵。“我们看到的颜色对于大多数动物来说并不重要，”卡希尔说。
维恩斯承认，色觉的许多方面仍然是一个谜。“在色彩爆发之前，有一个非常长的导火索，”他说，“我们真的不知道为什么。”