Když slova "chameleon" nebo "chobotnice" okamžitě vyvstanou spojení s jasnými barvami, které se navzájem mění. Zelené listí a tráva, barevné květiny a ovoce, různé barvy akvarijních ryb a úžasné zbarvení zvířat. To vše je svět, který nás obklopuje. Živé organismy za tuto mnohobarevnost vděčí speciálním buněčným strukturám – chromatoforům. Jaké jsou tyto podivné útvary, jaká je jejich funkce a jak fungují - o tom je tento článek.
Barevné nosiče
Takto se překládá slovo „chromatofory“. Co je tato látka, stojí za to vysvětlit v souladu s různými skupinami živých organismů. U korýšů, měkkýšů, ryb, obojživelníků, plazů jsou to buňky odrážející světlo a buňky obsahující pigment. Jsou zodpovědné za zbarvení očí a kůže a vznikají až během embryogeneze v neurální liště. Pov období zrání se šíří po celém těle. Podle tónu v bílé barvě se dělí na kantofory (žluté), erytrofory (červené), iridofory (zářící), leukofory (bílé), melanofory (černé nebo hnědé). Struktura chromatoforu se pro různé skupiny liší a k tomuto problému se vrátíme níže.
Fotosyntetické plastidy
Co jsou chromatofory řas? Jedná se o jednomembránové organely hnědých a zelených řas, stuhovité nebo hvězdicovité, obsahující barevná granula (chlorofyly a karotenoidy). U mikroorganismů a bakterií se jedná o bezmembránové organely různých tvarů a účelů. Například chromatofor chlamydomonas je reprezentován chloroplastem ve formě kalíšku (je v něm uložen škrob) s červeným pigmentovým tělíčkem obsahujícím hematochrom (červený pigment). Díky němu má tento nejjednodušší schopnost vnímat světlo. U jednobuněčné řasy Chlorella je chromatofor zastoupen granulemi chlorofylu-a a chlorofylu-b, plovoucími ve velkém množství v cytoplazmě buňky. S jejich pomocí provádí tato řasa nejúčinnější fotosyntézu z minima zdrojů. Pro prvoky a jednobuněčné řasy je tedy charakteristické, že kromě fotosyntetické funkce chromatoforu je zásobní a fotosenzitivní. Za zmínku stojí, že chromatofory řas se od chloroplastů vyšších rostlin liší jednodušší strukturou a jinými typy chlorofylu (zelené barvivo s komplexem hořčíku).
Pigmentované živočišné buňky
ULidé a mnoho zvířat má buňky, které obsahují pouze jeden pigment, melatonin. Tyto buňky se nacházejí v kůži, vlně, vlasech a peří, v duhovce a sítnici očí. Sytost barev závisí na koncentraci. Tyto buňky se nazývají chromatocyty, tvoří se po celý život těla a mohou být pouze jednoho typu – melanocyty.
Konkrétní práce
Co jsou chromatofory? Myšlenka jejich práce, která je nezbytná pro jejich klasifikaci, vznikla v 60. letech minulého století. Nejnovější údaje v biochemii tato ustanovení nezměnily, ale objasnily principy jejich práce. Existují dva typy chromatoforů: biochromy a chemochromy. První jsou pravé (skutečné) pigmenty – karotenoidy (různé deriváty karotenu) a pteridiny. Jednu část viditelného světla pohlcují a druhou odrážejí. Strukturální barvy (chemochromy) vytvářejí barvu prostřednictvím interference nebo rozptylu (odraz jedné vlnové délky a přenos jiné vlnové délky).
Klasifikace barev
Rozdělení chromatoforu podle barvy je spíše podmíněné. A právě proto. Xantofory a erytrofory mohou být obsaženy ve stejné buňce a její barva pak bude záviset na množství žlutého a červeného pigmentu. Iridofory jsou chemochromy obsahující krystaly guaninu. Jsou to krystaly, které odrážejí světlo a dávají duhovou barvu. Zumellanin melanofor je vysoce absorbující světlo a vytváří černé a hnědé barvy.
Biologická role pigmentů
Melanin je nejběžnější pigment v živých věcechorganismy - díky absorpci světla plní funkce štítové buňky. Nepropouští ultrafialové paprsky do hlubších vrstev kůže, chrání vnitřní tkáně před poškozením zářením. Úlohu pigmentu v mechanismech adaptability živých organismů nelze podceňovat. Každý ví, co je chromatofor v životě opylujícího hmyzu a rostlin jimi opylovaných. Barva těla hraje důležitou roli v obraně proti nepřátelům, sledování kořisti, varování před nebezpečím a reprodukčním chování. Chlorofyl, bakteriorhodopsin jsou fotosyntetické pigmenty a hemoglobin a hemocyanin jsou respirační chromogeny.
Vlastnost ke změně
Nejzajímavějším a nejzáhadnějším jevem je změna barvy některých zvířat. Tento jev se nazývá fyziologická změna barvy. Tento mechanismus je složitý a stále překvapuje vědce. Tuto schopnost získalo v průběhu evoluce nemálo zástupců různých fylogenetických větví. Chameleoni a hlavonožci (chobotnice a sépie) jsou v evolučním žebříčku života od sebe dosti vzdálené organismy, ale v žebříčku těch „nejproměnlivějších“bezesporu vedou. To je překvapivé, ale mechanismy fungování jejich chromatoforů jsou stejné.
Jak to dělají
Někteří hlavonožci, členovci, korýši, ryby, obojživelníci a plazi mají pod kůží buňky elastické jako guma. Jejich chromatofory mají membránu a jsou naplněny barvou, jako akvarelové trubice. Každá taková buňka v klidu jemíč a při vzrušení disk natažený množstvím dilatačních svalů (dilatátorů). Roztahují chromatofor a zvětšují jeho plochu mnohokrát, někdy až šedesátkrát. A dělají to velmi rychle – za půl vteřiny. U chromatoforů mohou být pigmentová zrna umístěna ve středu nebo rozptýlena po celé buňce, může jich být mnoho nebo málo. Každý dilatátor je nervově spojen s velitelským stanovištěm – mozkem zvířete. Ke změnám barev dochází pod vlivem dvou skupin faktorů: fyziologických (změny faktorů prostředí nebo bolesti) a emocionálních. Strach, agrese, sympatie k opačnému pohlaví a intenzivní pozornost – všechny tyto emocionální zážitky mění barvu zvířete.
Cytologie procesu
Když je zvíře v klidu, všechna zrnka pigmentu jsou uprostřed a kůže zesvětlá (bílá nebo nažloutlá). Právě toto matné sklo vypadá jako sépie s černou skvrnou sáčku s inkoustem. Když je tmavý pigment ve větvích chromatoforu, kůže ztmavne. Kombinace pigmentů různých vrstev a dává celou škálu odstínů. Zelená a modrá barva je výsledkem lomu světla v krystalech guanidinu v horních vrstvách kůže. Barva kůže se může rychle změnit a převzít celé tělo nebo jeho části, někdy vytváří velmi bizarní vzor. Kromě toho mohou samotné chromatofory sestupovat do hlubokých vrstev kůže nebo stoupat na povrch.
Hlavní velitel - oči
Vědci vytvořili úzký vztah mezi vizí azměna barvy. Světlo skrze zrakový orgán ovlivňuje nervový systém a dává signály chromatoforům. Některé jsou natažené, jiné stažené a zároveň je dosaženo maximálního sladění maskovacích barev. Zajímavé je, že i oslepená chobotnice může změnit barvu – vnímá barvu i přísavkami, a pokud alespoň jedna zůstane, chobotnice barvu změní. Je úžasné, jaké prapodivné vzory dokáže na svém těle opakovat. Existují důkazy, že chobotnice dokázala během několika sekund reprodukovat text novin, které byly vedle akvária. A vypadá to jako mystika.
Některá zajímavá fakta
Kromě úžasné schopnosti chobotnic a chameleonů měnit barvu mají také několik dalších úžasných funkcí, o kterých jste nevěděli.
Mozek chobotnice je nejrozvinutější z bezobratlých. Největší chobotnice vážila 180 kilogramů. Byl dlouhý 8 metrů (chycen v roce 1945). Některé chobotnice mohou chodit po souši pomocí svých chapadel.
Jedním z nejjedovatějších zvířat na planetě je hluboce zakroužkovaný obyvatel Indického oceánu. Po jeho uštknutí člověk do 1,5 hodiny zemře. A neexistuje žádný protijed.
Nejmenší chameleon, madagaskarská Brookesia, je menší než 3 centimetry, zatímco největší, malgašský, dorůstá délky až 70 centimetrů. Jsou prakticky hluší, ale nejmenší hmyz uvidí na vzdálenost 10 metrů. Úhel jejich vidění je 360 stupňů a každé oko vidí svůj vlastní obrázek světa.
