Как хамелеоны и другие существа меняют цвет?
Способность быстро менять цвет распространена шире, чем кажется. Ею обладают многие ракообразные, насекомые, головоногие (кальмары, каракатицы, осьминоги), лягушки, ящерицы и рыбы.
Общая черта этих животных — они эктотермы (не могут генерировать собственное тепло тела, как млекопитающие и птицы). Только у эктотерм есть специализированные клетки для смены цвета.
Цвет животных создаётся отражением и рассеиванием света клетками и тканями, а также поглощением света химическими пигментами в клетках кожи. У эктотерм пигментсодержащие клетки называются хроматофорами.
Позвоночные, меняющие цвет
У позвоночных эктотерм (лягушки, ящерицы, рыбы) есть три основных типа хроматофоров:
- Ксантофоры — содержат жёлто-красные пигменты.
- Иридофоры — содержат бесцветные стопки кристаллов или пластинок, отражающих и рассеивающих свет для создания оттенков синего, белого и ультрафиолетового.
- Меланофоры — содержат чёрный пигмент меланин.
Ключевую роль играют меланофоры — крупные звёздчатые клетки с длинными "лучами". Цвет меняется за счёт движения "пакетов" меланина (меланосом) внутри них:
- Когда меланин собран в центре клетки — кожа светлая.
- Когда меланин рассеян по лучам к поверхности кожи — животное темнеет.
Лучи меланофоров проходят между другими хроматофорами (создающими жёлтые, красные, синие цвета), поэтому, меняя распределение меланина, животное может скрывать или проявлять эти цвета.
Цвет также может меняться из-за изменения расстояния между пластинками в иридофорах, что влияет на отражение света.
Уловки головоногих
У головоногих хроматофоры устроены иначе. Это мешочки с пигментом, окружённые радиальными мышечными волокнами. Сокращение этих мышц меняет форму и размер мешочка (например, из плоского диска в шар), что приводит к почти мгновенной смене цвета.
Под хроматофорами у головоногих находятся:
- Иридофоры (аналогичны таковым у позвоночных).
- Лейкофоры, которые выглядят белыми.
Когда пигментные мешочки сокращены, становятся видны эти клетки, меняя воспринимаемый цвет.
Таким образом, механизмы смены цвета у хамелеонов и головоногих различны: у первых — движение пигмента внутри клеток, у вторых — мышечный контроль над формой пигментного мешочка.
"Спусковые крючки" и функции
Быстрая смена цвета может запускаться разными факторами: температурой, светом (рефлекторно, через светочувствительные рецепторы в коже) или, что важнее, окружающей обстановкой (фон, наличие хищников, партнёров, соперников). Мозг обрабатывает информацию от органов чувств и посылает сигналы напрямую или через гормоны к хроматофорам.
Цветоизменение очень полезно:
- Терморегуляция: тёмный цвет (поглощает тепло) в холоде, светлый (отражает тепло) в жару.
- Камуфляж и коммуникация: животные могут мгновенно переключаться между маскировкой и демонстрацией ярких цветов для предупреждения соперников или привлечения партнёров. Например, самцы гигантской каракатицы используют движущиеся волны чёрно-белых полос в демонстрациях, а хамелеоны — впечатляющий набор ярких узоров.
Эта гибкость, вероятно, и делает способность менять цвет такой увлекательной.