Kiedy słowa „kameleon” lub „ośmiornica” natychmiast nasuwają skojarzenie z jaskrawymi kolorami, które się nawzajem zmieniają. Zielone liście i trawa, kolorowe kwiaty i owoce, różnorodna kolorystyka ryb akwariowych i niesamowita kolorystyka zwierząt. Wszystko to jest światem, który nas otacza. Tę wielobarwność organizmy żywe zawdzięczają specjalnym strukturom komórkowym – chromatoforom. Czym są te dziwne formacje, jaka jest ich funkcja i jak działają - o tym jest ten artykuł.
Nośniki kolorów
Tak tłumaczy się słowo „chromatofory”. Co to za substancja, warto wyjaśnić zgodnie z różnymi grupami organizmów żywych. U skorupiaków, mięczaków, ryb, płazów, gadów są to komórki odbijające światło i komórki zawierające pigment. Odpowiadają za zabarwienie oczu i skóry i powstają dopiero podczas embriogenezy w grzebieniach nerwowych. Pow okresie dojrzewania rozprzestrzeniają się po całym ciele. Odcień w kolorze białym dzielą się na kantofory (żółte), erytrofory (czerwone), irydofory (błyszczące), leukofory (białe), melanofory (czarne lub brązowe). Struktura chromatoforu jest różna dla różnych grup i do tego zagadnienia powrócimy poniżej.
Plastydy fotosyntetyczne
Co to są chromatofory glonowe? Są to jednobłonowe organelle brunatnych i zielonych alg, wstęgowe lub gwiaździste, zawierające barwne granulki (chlorofile i karotenoidy). W mikroorganizmach i bakteriach są to bezbłonowe organelle o różnym kształcie i przeznaczeniu. Na przykład chromatofor chlamydomonas jest reprezentowany przez chloroplast w postaci kubka (przechowywana jest w nim skrobia) z czerwonym ciałem pigmentowym zawierającym hematochrom (czerwony pigment). Dzięki niemu ten najprostszy ma zdolność wyczuwania światła. W jednokomórkowej alg Chlorella, chromatofor jest reprezentowany przez granulki chlorofilu-a i chlorofilu-b, unoszące się w dużych ilościach w cytoplazmie komórki. Z ich pomocą alga ta przeprowadza najbardziej wydajną fotosyntezę z minimalnych zasobów. Tak więc dla pierwotniaków i jednokomórkowych alg charakterystyczne jest to, że oprócz funkcji fotosyntetycznej chromatoforu jest on magazynujący i światłoczuły. Warto zauważyć, że chromatofory alg różnią się od chloroplastów roślin wyższych prostszą strukturą i innymi rodzajami chlorofilu (zielony pigment z kompleksem magnezu).
Pigmentowane komórki zwierzęce
ULudzie i wiele zwierząt mają komórki zawierające tylko jeden pigment, melatoninę. Komórki te znajdują się w skórze, wełnie, włosach i piórach, w tęczówce i siatkówce oczu. Nasycenie koloru zależy od koncentracji. Komórki te nazywane są chromatocytami, powstają przez całe życie organizmu i mogą być tylko jednego typu - melanocytów.
Konkretna praca
Co to są chromatofory? Niezbędna do ich klasyfikacji idea ich pracy powstała w latach 60. ubiegłego wieku. Najnowsze dane biochemiczne nie zmieniły tych zapisów, ale doprecyzowały zasady ich pracy. Istnieją dwa rodzaje chromatoforów: biochromy i chemochromy. Pierwsze to prawdziwe (prawdziwe) pigmenty – karotenoidy (różne pochodne karotenu) i pterydyny. Pochłaniają jedną część światła widzialnego, a drugą odbijają. Kolory strukturalne (chemochromy) wytwarzają kolor poprzez interferencję lub rozpraszanie (odbicie jednej długości fali i transmisja innej długości fali).
Klasyfikacja kolorów
Podział chromatoforu przez kolor jest raczej warunkowy. I własnie dlatego. Ksantofory i erytrofory mogą znajdować się w tej samej komórce, a wtedy jej kolor będzie zależał od ilości żółtego i czerwonego pigmentu. Irydofory to chemochromy zawierające kryształy guaniny. To właśnie kryształy odbijają światło i nadają opalizujący kolor. Melanofor zumellaniny jest wysoce pochłaniający światło i daje czarne i brązowe kolory.
Biologiczna rola pigmentów
Melanina jest najczęstszym pigmentem w żywych organizmachorganizmy - dzięki absorpcji światła pełni funkcje komórki osłonowej. Nie przepuszcza promieni ultrafioletowych do głębszych warstw skóry, chroniąc tkanki wewnętrzne przed uszkodzeniem popromiennym. Nie można lekceważyć roli pigmentu w mechanizmach adaptacji żywych organizmów. Każdy wie, czym jest chromatofor w życiu owadów zapylających i zapylanych przez nie roślin. Kolor ciała odgrywa ważną rolę w obronie przed wrogami, śledzeniu zdobyczy, ostrzeganiu przed niebezpieczeństwem i zachowaniach reprodukcyjnych. Chlorofil, bakteriorodopsyna to barwniki fotosyntetyczne, a hemoglobina i hemocyjanina to chromogeny układu oddechowego.
Właściwość do zmiany
Najciekawszym i najbardziej tajemniczym zjawiskiem jest zmiana koloru niektórych zwierząt. Zjawisko to nazywa się fizjologiczną zmianą koloru. Ten mechanizm jest złożony i nadal zadziwia naukowców. Wielu przedstawicieli różnych gałęzi filogenetycznych nabyło tę umiejętność w toku ewolucji. Kameleony i głowonogi (ośmiornice i mątwy) są organizmami dość odległymi od siebie na ewolucyjnej drabinie życia, ale niekwestionowanymi liderami w rankingu najbardziej „zmiennych”. To zaskakujące, ale mechanizmy działania ich chromatoforów są takie same.
Jak oni to robią
Niektóre głowonogi, stawonogi, skorupiaki, ryby, płazy i gady mają pod skórą komórki elastyczne jak guma. Ich chromatofory mają membranę i są wypełnione farbą, jak tuby akwarelowe. Każda taka komórka w spoczynku jestkula, a podekscytowany krążek rozciągany przez wiele mięśni rozszerzających (rozszerzacze). Rozciągają chromatofor, zwiększając wielokrotnie jego powierzchnię, czasem sześćdziesięciokrotnie. I robią to bardzo szybko – w pół sekundy. W chromatoforach ziarna pigmentu mogą znajdować się w środku lub rozrzucone po całej komórce, może ich być wiele lub kilka. Każdy rozszerzacz jest połączony nerwami ze stanowiskiem dowodzenia – mózgiem zwierzęcia. Zmiany koloru zachodzą pod wpływem dwóch grup czynników: fizjologicznych (zmiany czynników środowiskowych lub bólu) i emocjonalnych. Strach, agresja, współczucie dla płci przeciwnej i intensywna uwaga – wszystkie te emocjonalne przeżycia zmieniają kolor zwierzęcia.
Cytologia procesu
Gdy zwierzę odpoczywa, wszystkie ziarna pigmentu znajdują się w środku, a skóra staje się jasna (biała lub żółtawa). To właśnie to matowe szkło wygląda jak mątwa z czarną plamą worka z atramentem. Kiedy ciemny pigment znajduje się w gałęziach chromatoforu, skóra staje się ciemna. Połączenie pigmentów z różnych warstw i daje całą gamę odcieni. Kolory zielony i niebieski wynikają z załamania światła w kryształach guanidyny w górnych warstwach skóry. Kolor skóry może szybko się zmieniać i przejmować całe ciało lub jego części, czasami tworząc bardzo dziwny wzór. Ponadto same chromatofory mogą schodzić w głębokie warstwy skóry lub wznosić się na powierzchnię.
Główny dowódca - oczy
Naukowcy ustalili ścisły związek między wizją azmiana koloru. Światło przez narząd wzroku oddziałuje na układ nerwowy i przekazuje sygnały do chromatoforów. Jedne są rozciągnięte, inne skrócone, a jednocześnie uzyskuje się maksymalne dopasowanie kolorów maskujących. Co ciekawe, nawet zaślepiona ośmiornica potrafi zmienić kolor – kolor odbiera również przyssawkami, a jeśli chociaż jedna zostanie, ośmiornica zmieni kolor. To niesamowite, jakie dziwaczne wzory może powtarzać na swoim ciele. Istnieją dowody na to, że ośmiornica była w stanie w kilka sekund odtworzyć tekst gazety, która znajdowała się obok akwarium. I to wygląda jak mistycyzm.
Kilka ciekawych faktów
Oprócz niesamowitej zdolności ośmiornic i kameleonów do zmiany koloru, mają one również kilka innych niesamowitych funkcji, o których nie wiedziałeś.
Mózg ośmiornicy jest najbardziej rozwinięty wśród bezkręgowców. Największa ośmiornica ważyła 180 kilogramów. Miał 8 metrów długości (złowiony w 1945 roku). Niektóre ośmiornice mogą chodzić po lądzie za pomocą swoich macek.
Jednym z najbardziej trujących zwierząt na świecie jest głęboko zakręcony mieszkaniec Oceanu Indyjskiego. Po ugryzieniu osoba umiera w ciągu 1,5 godziny. I nie ma antidotum.
Najmniejszy kameleon, Madagaskar Brookesia, ma mniej niż 3 centymetry, podczas gdy największy, malgaski, dorasta do 70 centymetrów długości. Są praktycznie głuche, ale najmniejszego owada widzą z odległości 10 metrów. Kąt ich widzenia wynosi 360 stopni, a każde oko widzi swój własny obraz świata.
