橙色的羽毛和红色的头发长期以来被视为有风险的进化特征，因为它们与能增加细胞压力的色素有关，并且在人类中会增加患癌风险。
最新研究表明，在某些条件下，这种橙色色素反而可能通过应对特定的饮食挑战来帮助保护细胞。
在西班牙国家研究委员会 ( CSIC ) 进行的一项对照研究中，生物学家研究了 65 只斑胸草雀，以测试色素本身是否可以限制代谢损伤。
在伊斯梅尔·加尔文博士的带领下，该团队利用这种内在的颜色差异来解决一个长期存在的进化难题：为什么与长期成本相关的色素会如此广泛地存在。
该研究通过同时操控饮食和色素生成，探索橙色是否不仅是一种信号，而且是一种处理富含硫营养物质的细胞策略。
橙色颜料的成本
科学家将这种橙色色素称为褐黑素，这是一种由硫构成的橙红色色素，它能使头发和雀类的羽毛呈现红色。
然而，使头发呈现红色的生物学因素却与更高的黑色素瘤风险有关，这一现象几十年来一直困扰着进化生物学家。
如果这种色素只会增加危险性，那么自然选择通常会偏爱那些引导细胞产生更安全的深色黑色素的基因变异。
加尔文博士的团队验证了一个由来已久的观点，即产生褐黑素也可以解决营养问题。
细胞内半胱氨酸含量过高
细胞利用半胱氨酸（一种用于蛋白质合成的含硫氨基酸），但过量的半胱氨酸会破坏细胞内微妙的化学平衡。
在某些情况下，半胱氨酸会氧化成胱氨酸，随后会发生二硫键应激引起的细胞死亡——二硫键凋亡。
由于褐黑素是由半胱氨酸构成的，因此产生更多色素可以将过量的半胱氨酸锁定为稳定、无害的形式。
这个概念在色素细胞中很重要，因为半胱氨酸还能为谷胱甘肽提供营养，谷胱甘肽是一种有助于中和活性化学物质的小分子。
一种药物可以阻断色素。
为了检验半胱氨酸假说，加尔万的研究小组在同一时期给一些鸟类补充了半胱氨酸，并阻止了另一些鸟类的色素合成。
一个月内，每只接受治疗的鸟都饮用了每加仑含有约 0.013 盎司（0.1 克/升）半胱氨酸的水。
一些男性还接受了 ML349 治疗，这是一种通过保持色素受体活性来阻断褐黑素合成的药物。
治疗后，血液检测追踪丙二醛（脂肪氧化分解的副产物）的含量，以此作为系统性损伤的标志。
男性受试者表现出损伤。
在男性中，阻断褐黑素明显改变了半胱氨酸补充剂的效果。
考虑到抗氧化能力，服用半胱氨酸加 ML349 的雄性小鼠血浆中丙二醛水平高于仅服用半胱氨酸的雄性小鼠。
在比较治疗组之前，该分析调整了皮肤和羽毛中色素生成细胞——黑素细胞中的抗氧化控制基因活性。
这些结果支持一种简单的机制，即色素生成会消耗额外的半胱氨酸，从而减少对细胞有害的活性副产物。
女性缺乏安全阀
雌性羽毛中不会沉积橙色褐黑素，因此与雄性形成了自然的对比。
与饮用普通水的对照组相比，饮用添加了半胱氨酸的水的雌性动物体内丙二醛水平往往会升高。
ML349 没有改变女性的血液标志物，这与她们原本就缺乏褐黑素生成相符。
对于这些鸟类来说，由于缺乏色素代谢途径，过量的半胱氨酸与其说是一种有用的营养物质，不如说是一种负担。
将氨基酸转化为羽毛
黑素的形成会降低细胞中的游离半胱氨酸含量，因为合成这种色素需要使用相同的氨基酸。
在黑素体（色素组装的微小囊泡）内，黑素细胞合成褐黑素并将其输送到正在生长的羽毛中。
“这些结果表明，褐黑素合成通过将过量的半胱氨酸排出到羽毛等惰性角蛋白结构中来避免细胞损伤，”加尔文说。
但问题在于，其他组织可能没有这种色素途径，因此半胱氨酸在体内的处理方式可能有所不同。
这对红发人士意味着什么？
对人类而言，这种橙色色素最常见于红发和白皙的皮肤。2012 年的一项小鼠模型研究发现，即使没有紫外线辐射，褐黑素通路也会增加黑色素瘤的风险。
雀类的研究结果表明，饮食和新陈代谢可能会通过改变半胱氨酸色素细胞需要处理的数量来影响这种风险。
这项研究没有进行人体试验，因此目前还无法确定哪些食物会提高皮肤中的半胱氨酸水平。
色素兼具细胞保护功能。
如果褐黑素有助于控制过量的半胱氨酸，那么橙色的羽毛可能会一直存在，因为它解决了信号传递或风格以外的生理问题。
即使色素相关基因会带来长期的代价，只要它们能在某些饮食或环境条件下减少日常细胞压力，自然选择也会偏爱这些基因。
这种权衡或许可以解释为什么橙色和红色图案在鸟类、哺乳动物和爬行动物中如此频繁地出现。
这也使围绕色素沉着的简单健康叙事变得复杂，表明色素的生物学效应可能不仅取决于遗传，还取决于环境和饮食。
综合来看，CSIC 主导的雀类实验将橙色色素和半胱氨酸调节与血液中可测量的细胞损伤标志物联系起来。
接下来，研究人员将探索人类皮肤是否也依赖类似的色素储存途径。研究团队还将调查饮食变化或疾病是否会改变半胱氨酸水平，从而改变色素的保护作用。
橙色的羽毛和红色的头发长期以来被视为有风险的进化特征，因为它们与能增加细胞压力的色素有关，并且在人类中会增加患癌风险。
最新研究表明，在某些条件下，这种橙色色素反而可能通过应对特定的饮食挑战来帮助保护细胞。
在西班牙国家研究委员会 ( CSIC ) 进行的一项对照研究中，生物学家研究了 65 只斑胸草雀，以测试色素本身是否可以限制代谢损伤。
在伊斯梅尔·加尔文博士的带领下，该团队利用这种内在的颜色差异来解决一个长期存在的进化难题：为什么与长期成本相关的色素会如此广泛地存在。
该研究通过同时操控饮食和色素生成，探索橙色是否不仅是一种信号，而且是一种处理富含硫营养物质的细胞策略。
橙色颜料的成本
科学家将这种橙色色素称为褐黑素，这是一种由硫构成的橙红色色素，它能使头发和雀类的羽毛呈现红色。
然而，使头发呈现红色的生物学因素却与更高的黑色素瘤风险有关，这一现象几十年来一直困扰着进化生物学家。
如果这种色素只会增加危险性，那么自然选择通常会偏爱那些引导细胞产生更安全的深色黑色素的基因变异。
加尔文博士的团队验证了一个由来已久的观点，即产生褐黑素也可以解决营养问题。
细胞内半胱氨酸含量过高
细胞利用半胱氨酸（一种用于蛋白质合成的含硫氨基酸），但过量的半胱氨酸会破坏细胞内微妙的化学平衡。
在某些情况下，半胱氨酸会氧化成胱氨酸，随后会发生二硫键应激引起的细胞死亡——二硫键凋亡。
由于褐黑素是由半胱氨酸构成的，因此产生更多色素可以将过量的半胱氨酸锁定为稳定、无害的形式。
这个概念在色素细胞中很重要，因为半胱氨酸还能为谷胱甘肽提供营养，谷胱甘肽是一种有助于中和活性化学物质的小分子。
一种药物可以阻断色素。
为了检验半胱氨酸假说，加尔万的研究小组在同一时期给一些鸟类补充了半胱氨酸，并阻止了另一些鸟类的色素合成。
一个月内，每只接受治疗的鸟都饮用了每加仑含有约 0.013 盎司（0.1 克/升）半胱氨酸的水。
一些男性还接受了 ML349 治疗，这是一种通过保持色素受体活性来阻断褐黑素合成的药物。
治疗后，血液检测追踪丙二醛（脂肪氧化分解的副产物）的含量，以此作为系统性损伤的标志。
男性受试者表现出损伤。
在男性中，阻断褐黑素明显改变了半胱氨酸补充剂的效果。
考虑到抗氧化能力，服用半胱氨酸加 ML349 的雄性小鼠血浆中丙二醛水平高于仅服用半胱氨酸的雄性小鼠。
在比较治疗组之前，该分析调整了皮肤和羽毛中色素生成细胞——黑素细胞中的抗氧化控制基因活性。
这些结果支持一种简单的机制，即色素生成会消耗额外的半胱氨酸，从而减少对细胞有害的活性副产物。
女性缺乏安全阀
雌性羽毛中不会沉积橙色褐黑素，因此与雄性形成了自然的对比。
与饮用普通水的对照组相比，饮用添加了半胱氨酸的水的雌性动物体内丙二醛水平往往会升高。
ML349 没有改变女性的血液标志物，这与她们原本就缺乏褐黑素生成相符。
对于这些鸟类来说，由于缺乏色素代谢途径，过量的半胱氨酸与其说是一种有用的营养物质，不如说是一种负担。
将氨基酸转化为羽毛
黑素的形成会降低细胞中的游离半胱氨酸含量，因为合成这种色素需要使用相同的氨基酸。
在黑素体（色素组装的微小囊泡）内，黑素细胞合成褐黑素并将其输送到正在生长的羽毛中。
“这些结果表明，褐黑素合成通过将过量的半胱氨酸排出到羽毛等惰性角蛋白结构中来避免细胞损伤，”加尔文说。
但问题在于，其他组织可能没有这种色素途径，因此半胱氨酸在体内的处理方式可能有所不同。
这对红发人士意味着什么？
对人类而言，这种橙色色素最常见于红发和白皙的皮肤。2012 年的一项小鼠模型研究发现，即使没有紫外线辐射，褐黑素通路也会增加黑色素瘤的风险。
雀类的研究结果表明，饮食和新陈代谢可能会通过改变半胱氨酸色素细胞需要处理的数量来影响这种风险。
这项研究没有进行人体试验，因此目前还无法确定哪些食物会提高皮肤中的半胱氨酸水平。
色素兼具细胞保护功能。
如果褐黑素有助于控制过量的半胱氨酸，那么橙色的羽毛可能会一直存在，因为它解决了信号传递或风格以外的生理问题。
即使色素相关基因会带来长期的代价，只要它们能在某些饮食或环境条件下减少日常细胞压力，自然选择也会偏爱这些基因。
这种权衡或许可以解释为什么橙色和红色图案在鸟类、哺乳动物和爬行动物中如此频繁地出现。
这也使围绕色素沉着的简单健康叙事变得复杂，表明色素的生物学效应可能不仅取决于遗传，还取决于环境和饮食。
综合来看，CSIC 主导的雀类实验将橙色色素和半胱氨酸调节与血液中可测量的细胞损伤标志物联系起来。
接下来，研究人员将探索人类皮肤是否也依赖类似的色素储存途径。研究团队还将调查饮食变化或疾病是否会改变半胱氨酸水平，从而改变色素的保护作用。
