Jak funguje barvení chameleonů?

Vědci přesně přišli na to, jak chameleoni mění barvu kůže. Dříve se předpokládalo, že to dělají díky pigmentům v kožních buňkách, ale nové výsledky ukazují, že chameleoni také přeskupují nanokrystalickou mřížku v horních vrstvách kůže.

Chameleoni jsou jedinečná zvířata, která mění svou barvu v závislosti na podmínkách prostředí. Muži tuto schopnost obvykle mají. V normální době dělají vše pro to, aby splynuli s pozadím, ale během páření jedinci rychle mění barvy před svým protivníkem.

V přírodě existují dva způsoby, jak vytvořit něco barevného: pomocí pigmentů nebo pomocí matrice krystalických struktur, které odrážejí světlo. Druhá možnost se také ve fyzice nazývá fotonické krystaly. Mohou za to například barevná duhová křídla motýlů, kutikulu brouků, barvu rybích šupin a ptačí peří. Pomáhají také hlavonožcům zapadnout do jejich podvodního prostředí. Pigmenty mohou vyblednout nebo vyblednout, ale fotonické struktury si zachovávají svou barvu, dokud nejsou zničeny krystaly pod nimi.

Dříve se vědci domnívali, že pestrobarevní ještěři manipulují se svým zbarvením díky pigmentům uvnitř kožních buněk. Výsledky nové studie však ukázaly, že chameleoni mění barvu, včetně přeskupování nanokrystalických mřížek v jedné z horních vrstev epitelu.

Švýcarští vědci z univerzity v Ženevě tvrdí, že v kůži chameleonů jsou dvě vrstvy buněk obsahující vysoce uspořádané struktury fotonických krystalů. Napínání nebo relaxace buněk pomáhá zvířatům rychle měnit barvu změnou schopnosti kůže odrážet světlo.

U chameleona pantera (Furcifer pardalis), endemického druhu z Madagaskaru, mají plně vyvinutou vnější vrstvu takových buněk pouze dospělí samci. Říká se jim iridofory a jsou vyrobeny z guaninu, jednoho ze stavebních kamenů DNA. Zvířata používají tyto buňky ke změně barvy kůže během páření.

Pokud jsou krystaly umístěny blízko sebe (například když je zvíře v klidném stavu), odrážejí modrou barvu. Když se jejich působení spojí s prací žlutých pigmentů v kůži chameleona, tělo ještěrky zezelená. Napínání buněk a oddalování krystalů má za následek různé barvy od žluté po červenou.

Švýcarští vědci jako první objevili u chameleonů dvě vrstvy buněk obsahujících krystaly. Věří, že hluboké vrstvy buněk obsahující méně uspořádané krystaly pomáhají zvířatům regulovat tělesnou teplotu (protože odrážejí infračervené záření, lidskému oku neviditelné, které určuje teplo předmětu). Povrchová vrstva buněk měnících barvu je přitom zapojena do maskování a do procesu párování „předváděcích představení“.

„Jedna vrstva slouží k maskování nebo naopak k upoutání pozornosti,“ vysvětluje Michel Milinkovitch, profesor na katedře genetiky a evoluce, jeden z autorů studie. – Druhý se používá k ochraně před extrémním slunečním zářením. Barvu však mohou změnit pouze samci: udělají to při spatření jiných dospělých samců nebo samic během jedné až dvou minut. Jasné barvy působí na protivníky hrozivě, ale mohou upoutat pozornost potenciálního partnera. Barvy vznikají bez pomoci pigmentů, ale také díky fyzikálnímu jevu optické interference, to znamená, že jsou výsledkem interakce mezi světlem určitých vlnových délek a nanostrukturami v kůži plazů.“

Milinkovic a jeho kolegové také poukazují na to, že i když byli schopni demonstrovat, jak chameleoni dokážou vyladit své buňky odrážející světlo, vědci stále nemohou přesně říci, jak to zvířata dělají.

Švýcaři se v současné době snaží přijít na to, jak chameleoni ovládají polohu a vlastnosti krystalů. Další výzkumné skupiny se snaží při výrobě různých materiálů napodobit přírodní barevně měnící krystalové mřížky.

Vědecký článek Milinkovicovy skupiny byl publikován v časopise Nature Communications.