Jak i dlaczego kameleon zmienia swój kolor?

03 września, 2020

Kameleon zmienia kolor nie po to, aby ukryć się przed drapieżnikami jak wielu sądzi. W tym artykule wyjaśnimy prawdziwe powody.

Zmiana koloru zwierząt to proces, który zawsze nas zadziwiał. U większości istot żywych zabarwienie jest związane z martwymi tkankami, takimi jak egzoszkielet, łuski, pióra i włosy i jest względnie stałe. Mimo to niektóre gatunki są zdolne do szybkiej zmiany koloru.

Ta właściwość pozwala im mieć różne kolory i wzory w odpowiedzi na zmieniające się konteksty środowiskowe. Jednym z tych zwierząt jest kameleon.

Czy istnieje różnica między zmianą koloru a zmianą wzoru?

Jak wspomnieliśmy wcześniej, niektóre taksony, takie jak głowonogi, ryby i gady mają zdolność zmiany koloru podczas interakcji z innymi organizmami. Wśród nich wszystkich intrygującym podmiotem badań jest kameleon (rodzina Chamaeleonidae).

W przeciwieństwie do organizmów, które doświadczają miejscowej zmiany koloru – kameleony mogą zmieniać kolory i wzory ciała podczas interakcji społecznych.

Kameleon zmienia kolor pod wpływem temperatury

Pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że kameleony to zwierzęta ektotermiczne. Oznacza to, że nie są w stanie samodzielnie wytwarzać własnego ciepła wewnętrznego. Z tego powodu wszystkie organizmy ektotermiczne (zmiennocieplne) zależą od zewnętrznych źródeł ciepła, aby osiągnąć określoną temperaturę ciała.

Należy pamiętać, że wiele cech, które mają zwierzęta ektotermiczne zmienia się zasadniczo w zależności od temperatury ciała danego osobnika. Cechy te obejmują między innymi szybkość trawienia, zwinność podczas biegania lub pływania i kolor.

czerwony kameleon

Dlatego musimy wziąć pod uwagę, że ciemne kolory pochłaniają światło, a zatem ciepło, podczas gdy jasne kolory je odbijają. Dlatego strategia zmiany koloru jest łatwa do zrozumienia dla każdego, kto w letni dzień spędził czas w czarnym samochodzie w gorącym słońcu. Kameleony o tym wiedzą i używają koloru skóry jako termostatu do kontrolowania temperatury, którą otrzymują z otoczenia.

Kiedy kameleon jest zimny pogłębia swoją skórę do odcienia ciemniejszego jak zielony. Kiedy chce się ochłodzić, przechodzi w jaśniejsze odcienie, takie jak mięta.

Strategia zmiany koloru

Drugi powód, dla którego kameleony zmieniają kolor jest również pojęciem znanym ludziom: wyrażanie siebie. Tak jest w przypadku ludzi, którzy zmieniają ubrania lub fryzury, aby dopasować je do swojego nastroju. Kameleony również zmieniają kolory w zależności od nastroju.

Zwykle kameleon ciemnieje, gdy się boi i rozjaśnia, gdy jest podekscytowany. Istnieje również różnica między samcami i samicami. Samce częściej zmieniają kolor niż samice, które zwykle używają bardziej subtelnych sygnałów do komunikowania się.

Zmiana koloru u samców kameleonów może pomóc im przyciągnąć partnerkę. Pokazując się w jaskrawych tonach wysyłają sygnał dla samic, że są zdrowi. I odwrotnie, ciemnienie może pokazać innemu samcowi, że jest gotowy do walki. Z tego powodu kameleon może zmieniać wygląd każdego dnia, dostosowując się do okazji.

Kameleon i nauka zmiany koloru

Wcześniej naukowcy uważali, że kameleony zmieniają kolor podobnie jak ośmiornice i kałamarnice. Innymi słowy, aby zmienić swój wygląd używały worków wypełnionych pigmentami w komórkach zwanych chromoforami w skórze. Jednak szybko doszli do wniosku, że zmiana koloru kameleona jest jeszcze bardziej złożona.

Skóra kameleona ma kolory wytwarzane przez pigmenty, kolorowe związki, które są syntetyzowane lub gromadzone w komórkach. Tak więc istnieje szereg kolorów, które wynikają z obecności melanin, pteryn i innych pigmentów chemicznych.

zielony kameleon

Górna warstwa skóry kameleona składa się z komórek zawierających pigmenty. Jeśli jest żółta są to ksantofory, jeśli jest czerwona, erytrofory. Te komórki barwnikowe występują głównie w obszarach prążkowanych. Najgłębszą warstwę tworzą melanofory, których wypustki sięgają do górnej warstwy skóry.

Z drugiej strony, skóra kameleona ma inny rodzaj zabarwienia strukturalnego, co wynika z obecności odblaskowych nanostruktur. Te nanostruktury są obecne w wyspecjalizowanych komórkach zwanych irydoforami. Są wytwarzane z guaniny zawartej w komórce i oddziałując ze światłem wytwarzają opalizujące metaliczne kolory.

Jak działają irydofory przy zmianie koloru?

Należy zauważyć, że opalizacja jest zjawiskiem optycznym, przez które postrzegany kolor jest powiązany z kątem, pod jakim światło pada na powierzchnię. Dzięki temu możemy zrozumieć, jak działają irydofory kameleona.

Niedawne badania wykazały, że skóra kameleonów panterowych ma dwa typy komórek irydoforów: powierzchowne, które nazywają się S-irydoforami i są zlokalizowane w warstwie najbliższej naskórka. Oraz D-irydofory w głębszej warstwie.

Ponadto każdy gatunek kameleona ma komórki S-iridoforowe z kryształami guaniny o różnych rozmiarach, kształtach i rozmieszczeniu. Ta warstwa S-irydoforów jest odpowiedzialna za szybkie zmiany koloru w widmie światła widzialnego.

Ponadto kryształy w D-irydoforach najczęściej odbijają światło bliskiej podczerwieni (700–1400 nm). Dlatego naukowcy zwracają uwagę, że funkcją warstwy D-irydoforu jest regulacja temperatury, gdy zwierzę jest narażone na intensywne promieniowanie słoneczne.

Jak kameleon zmienia kolor tak szybko?

Warto wiedzieć, że w skórze kameleona w stanie zrelaksowanym, nanokryształy w komórkach S-irydoforu są zgrupowane blisko siebie. W tym stanie efektywny współczynnik załamania światła jest optymalny dla długości fal koloru niebieskiego.

Z drugiej strony w stanie podniecenia generowane są sygnały, w których pośredniczą hormony lub neuroprzekaźniki wywoływane przez zmiany nastroju, temperatury lub stres. W odpowiedzi komórki S-irydoforu zmieniają układ nanokryształów.

kameleon

W ten sposób, gdy kryształy są od siebie oddalone efektywny współczynnik załamania światła jest niższy, a współczynnik odbicia w widmie widzialnym wzrasta dla kolorów czerwonego, pomarańczowego i żółtego.

Ostatecznie wszystkie te mechanizmy produkcji kolorów są zaaranżowane, aby nadać kameleonowi określony wygląd. Na przykład zielony kolor na skórze jest wynikiem żółtych i niebieskich fal. Połączenie koloru żółtego pochodzącego z ksantoforów i niebieskiego światła odbitego przez irydofory daje intensywny zielony kolor, który wprawia każdego w podziw.

Podsumowanie

Dynamiczne zabarwienie kameleona prawdopodobnie spowodowało ewolucję tych złożonych wizualnych znaków. Bogaty repertuar elementów chromatycznych tego gatunku ujawnia znaczenie tego kodu komunikacyjnego w jego interakcjach społecznych i innych kontekstach behawioralnych.

  • Teyssier, J., Saenko, S., van der Marel, D. et al. (2015).  Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nat Commun 6, 6368 https://doi.org/10.1038/ncomms7368
  • Smith, K. R., Cadena, V., Endler, J. A., Kearney, M. R., Porter, W. P., & Stuart-Fox, D. (2016). Color change for thermoregulation versus camouflage in free-ranging lizards. The American Naturalist, 188(6), 668-678.
  • Smith, K. R., Cadena, V., Endler, J. A., Porter, W. P., Kearney, M. R., & Stuart-Fox, D. (2016). Colour change on different body regions provides thermal and signalling advantages in bearded dragon lizards. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 283(1832), 20160626.