Когда-то, в начале прошлого года я делал не очень удачный обзор по онтогенетической смене окраски у рептилий (ТЫЦ!)
А сегодня – про быструю смену окраски (хамелеон-стайл).
Глубоко в коже у рептилий и амфибий (а еще у рыб, раков, головоногих и т.п.) есть специальные клетки, наполненные пигментом – т.н. хроматофоры.
По происхождению это аномальные нервные (!) клетки, мигрирующие в ходе эмбрионального развития из области будущего спинного мозга по всей поверхности тела.
В случае с головоногими моллюсками, которые довели смену окраски до совершенно чумовой скорости, каждый хроматофор имеет «мускульный привод». Специальная мускулатура может расплющивать хроматофор в «блин», расположенный в плоскости поверхности кожи (так что при взгляде сверху он превращается в большое круглое пятно), либо вытягивать с тонкую ниточку (соответственно, сверху он выглядит как крошечная точечка и почти не виден). В коже осьминога или каракатицы миллиарды таких изменяющих форму разноцветных хроматофоров, каждый из которых может мгновенно сократиться или расплющиться – результат вы можете видеть на видео!
К сожалению, рептилии и амфибии не могут менять свою окраску в настолько широких пределах… более того, никто из них не умеет это делать за секунду. У разных видов это занимает от десятка секунд до нескольких часов.
И самые успешные и знаменитые среди них - конечно, хамелеоны. У хамелеонов (а так же, у некоторых игуан и агам) каждый хроматофор находится под непосредственным контролем нервных клеток, в отличие от большинства других рептилий и амфибий, у которых контроль преимущественно эндокринный (гормональный).
Когда мозг хамелеона направляет соответствующий сигнал – миллиарды пигментных клеток начинают перестраиваться. К сожалению, непосредственно мышц, управляющих формой этих клеток, у хамелеонов нет; форма их хроматофоров вообще не меняется! А происходит следующее – крошечные мембранные пузырьки, содержащие пигмент того или иного цвета, начинают движение внутри отростков пигментных клеток. Представьте себе хроматофор, наполненный черным пигментом (т.н. меланофор). В случае если пузырьки с черной краской равномерно рассредоточены по всем отросткам – клетка становится похожей на черную звездочку; если же все пузырьки с краской концентрируются в самом центре клетки – то она выглядит как крошечная черная точечка (потому что те части клетки, где пузырьков не остается – совершенно прозрачные). В первом случае хамелеон будет черным, во втором случае – светлым. Миграция пузырьков с краской внутри клетки происходит за счет того же, за счет чего происходит любое движение любой мембранной структуры внутри любой клетки: при помощи специальных белковых комплексов (миозинов и кинезинов), «шагающих» вдоль опорных элементов клетки (микрофиламентов и микротрубочек) – красивая анимация этого процесса показана в офигенном ролике «The Inner Life of the Cell» на 4:20 здесь: ТЫЦ!
Помимо пузырьков с черной краской (=меланофоров) бывают еще ксантофоры (с желтым пигментом), эритрофоры (с красным), цианофоры (синие), лейкофоры (непрозрачно-белые) и иридофоры (у них вообще нет цвета – они только отражают или иризируют). Сочетание всех этих клеток позволяет пантеровому хамелеону за десяток секунд изменить свой цвет от бледно-серого или однотонно-зеленоватого до режущей глаза сине-красно-желтой! Большинство хамелеонов, впрочем, не способны на столь кислотные перемены – лишь на общее изменение оттенка и контрастные темные поперечные полосы…
Из агам и игуан нервной регуляцией смены окраски обладают некоторые анолисы (например, т.н. «хамелеон Нового Света» Anolis carolinensis и несколько видов рода Phrynosoma) и ряд австралийских азиатских агам (вспомните процесс чернения горла у бородаток или резкое посинение или покраснение голов у калотов).
У гекконов и у некоторых лягушек (среди последних особенно знамениты квакши) регуляция перестройки хроматофоров чисто гормональная. В результате процесс занимает часы, а то и дни!
Гекконы, к слову, могут очень круто менять свой цвет – посмотрите на фото Hemidactylus mabouia из Танзании. На фото две особи одного вида на расстоянии в три метра друг от друга!
Ну и, под конец поста, конечно же, нужно вспомнить о змеях.
С быстрой сменой окраски тут все неважно…
Помимо всем известного примера материкового тайпана, который черный зимой и желтый летом (несколько месяцев – как-то совсем уже долгий срок…), смена более темных на чуть более светлые тона в течение короткого времени отмечена для многих террариумных видов (от королевских кобр до констрикторов). Однако, единственный по-настоящему впечатляющий пример был описан всего десять лет назад – некий Enhydris gyii с Борнео. В течение часа может менять окраску от темно-коричневой до практически белоснежной!
Источники:
1. Hadley, Charles E. "Color changes in excised and intact reptilian skin." Journal of Experimental Zoology 58, no. 1 (1931): 321-331.
2. Hadley, Mac E., and Joel Mg Oldman. "Physiological color changes in reptiles." American zoologist 9, no. 2 (1969): 489-504.
3. Hedges, S. Blair, Carla Ann Hass, and Timothy K. Maugel. "Physiological color change in snakes." Journal of herpetology 23, no. 4 (1989): 450-455.
4. Murphy, John C., Harold K. Voris, and Mark Auliya. "A new species of Enhydris (Serpentes: Colubridae: Homalopsinae) from the Kapuas river system, West Kalimantan, Indonesia." Raffles Bulletin of Zoology 53, no. 2 (2005): 115-119.
5. Nery, Luiz Eduardo Maia, and Ana Maria de Lauro Castrucci. "Pigment cell signalling for physiological color change." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology 118, no. 4 (1997): 1135-1144.
6. Stuart-Fox, Devi, and Adnan Moussalli. "Selection for social signalling drives the evolution of chameleon colour change." PLoS biology 6, no. 1 (2008): e25.
7. Zoond, Alexander, and Joyce Eyre. "Studies in reptilian colour response. I. The bionomics and physiology of the pigmentary activity of the chameleon." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Containing Papers of a Biological Character (1934): 27-55.
Furcifer pardalis в более-менее стандартной окраске
Furcifer pardalis бесится
Схематичное изображение меланоцита с рассредоточенным пигментом и со сконцентрированным в центре клетки
ТЫЦ!
Последовательное "оборанжевение" ксантофоров. Правда, не у хамелеона, а у рачка Euphausia superba, но механизм очень похожий.
Hemidactylus mabouia - белый на белой стене
Hemidactylus mabouia - темный на темной коре)
поющий самец Hyla savignyi
поющий коричневый Hyla savignyi))
фото Леонида Неймарка
Enhydris gyii
