Для зміни кольору хамелеони використовують крихітні фотонні кристали
Хамелеони - унікальні тварини, які змінюють свій колір залежно від умов середовища. Цією здатністю, як правило, мають самці. У звичайний час вони роблять все можливе, щоб злитися з фоном, а під час шлюбних протистоянь особини швидко змінюють кольору перед суперником.
Самець хамелеона виду Furcifer pardalis, сфотографований на Мадагаскарі (фото Michel C. Milinkovitch, lanevol.org).
У природі існує два способи створити щось барвисте: за допомогою пігментів або ж за допомогою матриці кристалічних структур, що відбивають світло. Останній варіант у фізиці також іменується фотонними кристалами. Вони, наприклад, відповідальні за різнокольорові переливаються крила метеликів, кутикулу жуків, колір риб`ячої луски і пір`я птахів. Вони також допомагають головоногих молюсків зливатися зі своєю підводного навколишнім середовищем. Пігменти можуть зникати або вицвітати, проте фотонні структури зберігають свій колір до тих пір, поки що лежать в їх основі кристали не будуть знищені.
Раніше вчені вважали, що яскраві ящірки маніпулюють своїм забарвленням, завдяки пігментів усередині клітин шкіри. Однак результати нового дослідження показали: хамелеони міняють колір, в тому числі перебудовуючи нанокристалічні решітки в одному з верхніх шарів епітелію.
Швейцарські вчені з Женевського університету стверджують: в шкірі хамелеонів присутні два шари клітин, що містять високоупорядоченние структури з фотонних кристалів. Напруга або розслаблення клітин допомагає тваринам швидко змінювати колір, змінюючи здатність шкіри до відбиття світла.
Хамелеони швидко змінюють колір завдяки фотонним кристалів у своїй шкірі (фото Michel C. Milinkovitch, lanevol.org).
У пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), виду-ендеміка з Мадагаскару, тільки дорослі самці мають повністю розвиненим верхнім шаром таких клітин. Вони називаються ірідофорамі і складаються з гуаніну, одного з будівельних блоків ДНК. Тварини використовують ці клітини, щоб змінювати колір шкіри в період спарювання.
Якщо кристали розташовані близько один до одного (наприклад, коли тварина перебуває в спокійному стані), вони відображають синій колір. Коли їх дія поєднується з роботою жовтих пігментів в шкірі хамелеона, тіло ящірки забарвлюється в зелений колір. Напруга клітин і переміщення кристалів далі один від одного дає в підсумку різні кольори від жовтого до червоного.
Швейцарські вчені були першими, хто виявив два шари містять кристали клітин у хамелеонів. Вони вважають, що глибокі шари клітин, що містять менш впорядковані кристали, допомагають тваринам регулювати температуру тіла (так як відображають невидиме для ока людини інфрачервоне випромінювання, що визначає теплоту об`єкта). В цей же час поверхневий шар змінюють колір клітин бере участь в маскуванні і в процесі шлюбних "показових виступів".
Тільки самці хамелеонів способи змінювати колір (фото Michel C. Milinkovitch, lanevol.org).
"Один шар використовується для камуфляжу або, навпаки, залучення уваги, - пояснює професор кафедри генетики і еволюції Мішель Милинкович (Michel Milinkovitch), один з авторів дослідження. - Інший же застосовується для захисту від екстремального впливу сонячних променів. При цьому тільки самці можуть змінювати колір: вони роблять це, побачивши інших зрілих самців або самок, протягом однієї-двох хвилин. Яскраві кольори загрозливо діють на супротивників, але можуть привернути увагу потенційної партнерки. Кольори створюються без допомоги пігментів, а також завдяки фізичній явищу оптичної інтерференції, тобто є результатом взаємодії між світлом певних довжин хвиль і наноструктур в шкірі рептилій".
Милинкович і його колеги також підкреслюють, що навіть незважаючи на те, що їм вдалося продемонструвати, як хамелеони можуть налаштовувати свої світловідбиваючі клітини, дослідники досі не можуть сказати, як саме тварини це роблять.
В даний час швейцарці намагаються з`ясувати, як хамелеони контролюють стан і властивості кристалів. Інші дослідницькі групи намагаються імітувати природні міняють колір кристалічні решітки при виробництві різних матеріалів.
