Kai žodžiai „chameleonas“arba „aštuonkojis“iš karto sukelia asociaciją su ryškiomis spalvomis, kurios keičia viena kitą. Žalia lapija ir žolė, spalvingos gėlės ir vaisiai, įvairių spalvų akvariumo žuvys ir nuostabios gyvūnų spalvos. Visa tai yra mus supantis pasaulis. Gyvi organizmai šią daugiaspalvę skolingi ypatingoms ląstelių struktūroms – chromatoforams. Kas yra šie keisti dariniai, kokia jų funkcija ir kaip jie veikia – apie tai šis straipsnis.
Spalvų nešikliai
Štai kaip verčiamas žodis „chromatoforai“. Kas yra ši medžiaga, verta paaiškinti atsižvelgiant į įvairias gyvų organizmų grupes. Vėžiagyviai, moliuskai, žuvys, varliagyviai, ropliai yra šviesą atspindinčios ląstelės ir ląstelės, kuriose yra pigmento. Jie yra atsakingi už akių ir odos spalvą ir susidaro tik embriogenezės metu nervo keteroje. Po tobrendimo laikotarpiu jie išplinta visame kūne. Pagal b altos spalvos toną jie skirstomi į kantoforus (geltonus), eritroforus (raudonus), iridoforus (spindinčius), leukoforus (b altus), melanoforus (juodus arba rudus). Chromatoforo struktūra skirtingose grupėse skiriasi, todėl grįšime prie šio klausimo toliau.
Fotosintetinės plastidės
Kas yra dumblių chromatoforai? Tai vienos membranos rudųjų ir žaliųjų dumblių organelės, juostelės arba žvaigždės formos, turinčios spalvotų granulių (chlorofilų ir karotinoidų). Mikroorganizmuose ir bakterijose tai yra įvairių formų ir paskirties bemembranos organelės. Pavyzdžiui, chlamidomono chromatoforą vaizduoja chloroplastas puodelio pavidalu (jame laikomas krakmolas) su raudonu pigmento korpusu, kuriame yra hematochromo (raudonojo pigmento). Jo dėka šis paprasčiausias geba jausti šviesą. Vienaląsčių dumblių Chlorella chromatoforą vaizduoja chlorofilo-a ir chlorofilo-b granulės, daug plūduriuojančių ląstelės citoplazmoje. Jų pagalba šis dumblis atlieka efektyviausią fotosintezę iš minimalių išteklių. Taigi pirmuoniams ir vienaląsčiams dumbliams būdinga tai, kad, be fotosintezės chromatoforo funkcijos, jis yra saugomas ir jautrus šviesai. Verta paminėti, kad dumblių chromatoforai nuo aukštesniųjų augalų chloroplastų skiriasi paprastesne struktūra ir kitų rūšių chlorofilu (žaliu pigmentu su magnio kompleksu).
Pigmentinės gyvūnų ląstelės
UŽmonės ir daugelis gyvūnų turi ląstelių, kuriose yra tik vienas pigmentas – melatoninas. Šios ląstelės yra odoje, vilnoje, plaukuose ir plunksnose, akių rainelėje ir tinklainėje. Spalvos sodrumas priklauso nuo koncentracijos. Šios ląstelės vadinamos chromatocitais, jos susidaro per visą organizmo gyvenimą ir gali būti tik vieno tipo – melanocitais.
Konkretus darbas
Kas yra chromatoforai? Jų darbo idėja, reikalinga jų klasifikacijai, susiformavo praėjusio amžiaus 60-aisiais. Naujausi biochemijos duomenys šių nuostatų nepakeitė, tačiau patikslino jų darbo principus. Yra dviejų tipų chromatoforai: biochromai ir chemochromai. Pirmieji yra tikrieji (tikrieji) pigmentai – karotenoidai (įvairūs karotino dariniai) ir pteridinai. Jie sugeria vieną dalį matomos šviesos ir atspindi kitą. Struktūrinės spalvos (chemochromai) sukuria spalvą dėl trukdžių arba sklaidos (vieno bangos ilgio atspindys ir kito bangos ilgio perdavimas).
Spalvų klasifikacija
Chromatoforo skirstymas pagal spalvą yra gana sąlyginis. Ir todėl. Ksantoforai ir eritroforai gali būti toje pačioje ląstelėje, tada jos spalva priklausys nuo geltonų ir raudonų pigmentų kiekio. Iridoforai yra chemochromai, kuriuose yra guanino kristalų. Būtent kristalai atspindi šviesą ir suteikia vaivorykštę spalvą. Zumelanino melanoforas puikiai sugeria šviesą ir suteikia juodos ir rudos spalvos.
Biologinis pigmentų vaidmuo
Melaninas yra labiausiai paplitęs gyvų būtybių pigmentasorganizmai – dėl šviesos sugerties atlieka skydinės ląstelės funkcijas. Jis nepraleidžia ultravioletinių spindulių į gilesnius odos sluoksnius, apsaugo vidinius audinius nuo radiacinės žalos. Negalima nuvertinti pigmento vaidmens gyvų organizmų prisitaikymo mechanizmuose. Visi žino, kas yra chromatoforas apdulkinančių vabzdžių ir jų apdulkinamų augalų gyvenime. Kūno spalva vaidina svarbų vaidmenį ginantis nuo priešų, sekant grobį, įspėjant apie pavojų ir reprodukciniam elgesiui. Chlorofilas, bakteriorodopsinas yra fotosintezės pigmentai, o hemoglobinas ir hemocianinas yra kvėpavimo takų chromogenai.
Keisti nuosavybę
Įdomiausias ir paslaptingiausias reiškinys yra kai kurių gyvūnų spalvos pasikeitimas. Šis reiškinys vadinamas fiziologiniu spalvos pasikeitimu. Šis mechanizmas yra sudėtingas ir toliau stebina mokslininkus. Nemažai įvairių filogenetinių šakų atstovų šį gebėjimą įgijo evoliucijos eigoje. Chameleonai ir galvakojai (aštuonkojai ir sepijos) yra gana toli vienas nuo kito esantys organizmai evoliucinėse gyvenimo kopėčiose, tačiau neginčijami lyderiai „kintamiausių“reitinge. Tai stebina, tačiau jų chromatoforų veikimo mechanizmai yra tokie patys.
Kaip jie tai daro
Kai kurių galvakojų, nariuotakojų, vėžiagyvių, žuvų, varliagyvių ir roplių ląstelės po oda yra elastingos kaip guma. Jų chromatoforai turi membraną ir yra užpildyti dažais, kaip akvarelės vamzdeliai. Kiekviena tokia ramybės būsenos ląstelė yrarutulys, o susijaudinus – diskas, ištemptas daugybės plečiamųjų raumenų (dilatatorių). Jie ištempia chromatoforą, padidindami jo plotą daug kartų, kartais šešiasdešimt kartų. Ir jie tai daro labai greitai – per pusę sekundės. Chromatoforuose pigmento grūdeliai gali būti centre arba išsibarstę po visą ląstelę, jų gali būti daug arba nedaug. Kiekvienas plėtiklis nervais sujungtas su komandiniu postu – gyvūno smegenimis. Spalvos pakitimai atsiranda veikiant dviejų veiksnių grupėms: fiziologiniams (aplinkos veiksnių ar skausmo pokyčiai) ir emociniams. Baimė, agresija, simpatija priešingai lyčiai ir intensyvus dėmesys – visi šie emociniai išgyvenimai pakeičia gyvūno spalvą.
Proceso citologija
Gyvūnui ilsintis visi pigmento grūdeliai yra centre, o oda tampa šviesi (b alta arba gelsva). Būtent šis matinis stiklas atrodo kaip sepijos su juoda rašalo maišelio dėmė. Kai tamsus pigmentas yra chromatoforo šakose, oda tampa tamsi. Įvairių sluoksnių pigmentų derinys ir suteikia visą atspalvių gamą. Žalia ir mėlyna spalvos atsiranda dėl šviesos lūžio guanidino kristaluose viršutiniuose odos sluoksniuose. Odos spalva gali greitai keistis ir užimti visą kūną ar jo dalis, kartais sukuriant labai keistą raštą. Be to, patys chromatoforai gali nusileisti į gilius odos sluoksnius arba iškilti į paviršių.
Vyriausiasis vadas – akys
Mokslininkai nustatė glaudų ryšį tarp regėjimo irspalvos pasikeitimas. Šviesa per regėjimo organą veikia nervų sistemą ir duoda signalus chromatoforams. Vieni ištempiami, kiti sutraukiami ir tuo pačiu pasiekiamas maksimalus maskuojančių spalvų derinimas. Įdomu tai, kad net apakęs aštuonkojis gali pakeisti spalvą – spalvą jis suvokia ir čiulptukais, o jei liks bent vienas, aštuonkojis pakeis spalvą. Nuostabu, kokius keistus raštus jis gali kartoti ant savo kūno. Yra įrodymų, kad aštuonkojis sugebėjo per kelias sekundes atkurti laikraščio tekstą, kuris buvo šalia akvariumo. Ir tai atrodo kaip mistika.
Keli įdomūs faktai
Be nuostabaus aštuonkojų ir chameleonų gebėjimo keisti spalvą, jie turi dar keletą nuostabių savybių, apie kurias nežinojote.
Aštuonkojo smegenys yra labiausiai išsivysčiusios tarp bestuburių. Didžiausias aštuonkojis svėrė 180 kilogramų. Jis buvo 8 metrų ilgio (pagautas 1945 m.). Kai kurie aštuonkojai gali vaikščioti žeme naudodami savo čiuptuvus.
Vienas nuodingiausių gyvūnų planetoje yra giliai žieduotas Indijos vandenyno gyventojas. Po jo įkandimo žmogus miršta per 1,5 valandos. Ir nėra priešnuodžio.
Mažiausias chameleonas – Madagaskaro Brookesija – nesiekia 3 centimetrų, o didžiausias – Madagaskaro – užauga iki 70 centimetrų ilgio. Jie praktiškai kurčia, tačiau mažiausią vabzdį matys 10 metrų atstumu. Jų regėjimo kampas yra 360 laipsnių, ir kiekviena akis mato savo pasaulio vaizdą.
