При словах "хамелеон" або "восьминіг" відразу виникає асоціація з яскравими фарбами, що змінюють один одного. Зелене листя і трава, різнобарвні квіти і плоди, різноманіття забарвлення акваріумних рибок і дивовижна забарвлення тварин. Все це світ, який нас оточує. Цим різнобарв'ям живі організми зобов'язані особливим клітинним структурам – хроматофорам. Що таке ці дивні освіти, яка їх функція і як вони працюють – про це дана стаття.

Колір несучі

Саме так перекладається слово "хроматофори". Що таке ця субстанція, варто пояснити у відповідності з різними групами живих організмів. У ракоподібних, молюсків, риб, амфібій, рептилій це світловідбиваючі клітини та клітини, що містять пігмент. Вони відповідальні за забарвлення очей і шкіри і утворюються тільки в період ембріогенезу в нервовому гребені. Після періоду дозрівання вони поширюються по тілу. По тону в білому кольорі вони діляться на кантофори (жовтий), эритрофори (червоний), иридофори (сяючий), лейкофори (білий), меланофори (чорний або коричневий). Будова хроматофора у різних груп по-різному, і ми повернемося до цього питання нижче.

Фотосинтезирующие пластиди

Що таке хроматофори водоростей? Це одномембранние органели бурих і зелених водоростей стрічковою або зірчастої форми, що містять забарвлені гранули (хлорофіли та каротиноїди). У мікроорганізмів і бактерій це безмембранние органели самої різної форми і різного призначення. Наприклад, хроматофор хламидомонади представлений хлоропластом у вигляді чаші (в ньому запасається крохмаль) з червоним пігментним тільцем, що містить гематохром (червоний пігмент). Завдяки йому це найпростіше має здатність відчувати світ. У одноклеточной водорості хлорели хроматофор представлений гранулами хлорофілу а та хлорофілу-б, плаваючими у великій кількості в цитоплазмі клітини. З їх допомогою ця водорість здійснює найефективніший фотосинтез з мінімуму ресурсів. Таким чином, для найпростіших і одноклітинних водоростей характерно, що крім фотосинтезуючої функції хроматофора – запасає і світлочутлива. Варто відзначити таке, що хроматофори водоростей відрізняються від хлоропластів вищих рослин більш простим будовою і іншими видами хлорофілу (зеленого пігменту з магнієвим комплексом).

Пігментні клітини тварин

У людини і багатьох тварин є клітини, що містять тільки один пігмент – мелатонін. Ці клітини знаходяться в шкірних покривах, вовни, волосся і пір'ї, в райдужній оболонці та сітківці очей. Від концентрації залежить насиченість кольору. Ці клітини називаються хроматоцити, вони формуються протягом усього життя організму і можуть бути тільки одного типу меланоцити.

Специфіка роботи

Що таке хроматофори? Уявлення про їх роботу, яке необхідно для їх класифікації, формувався в 60-х роках минулого століття. Останні дані біохімії не змінили ці положення, але уточнили принципи їх роботи. У хроматофорах виділяють два типу: биохроми і хемохроми. Перші - це справжні (дійсні) пігменти – каротиноїди (різні похідні каротину) і птеридини. Вони поглинають одну частину видимого світла і відображають іншу. Структурні кольору (хемохроми) утворюють колір за допомогою інтерференції або розсіювання (відбиття хвиль однієї довжини і пропускання хвиль інший довжини).

Кольорова класифікація

Поділ хроматофор за кольором досить умовно. І ось чому. Ксантофори і эритрофори можуть міститися в одній клітці, і тоді її забарвлення буде залежати від кількості жовтого і червоного пігментів. Иридофори - це хемохроми, що містять кристали гуаніна. Саме кристали відбивають світло і надають переливається забарвлення. Зумелланин меланофор володіє високою светопоглощающего здатністю і формує чорний і коричневий кольори.

Біологічна роль пігментів

Меланін – найпоширеніший пігмент у живих організмів - за рахунок поглинання світла виконує функції клітини-щита. Він не пропускає ультрафіолетові промені в глибокі шари шкіри, захищаючи внутрішні тканини від променевих ушкоджень. Не можна недооцінювати роль пігменту у механізмах пристосування живих організмів. Що таке хроматофор у житті комах-запилювачів і рослин, що ними запилюють, відомо кожному. Забарвлення тіла відіграє важливу роль при захисті від ворогів, вислеживании видобутку, попередження про небезпеку та репродуктивній поведінці. Хлорофіл, бактериородопсин – фотосинтезирующие пігменти, а гемоглобін і гемоціанін – дихальні хромогени.

Властивість змінюватися

Самим цікавим і загадковим явищем є зміна забарвлення деякими тваринами. Називається це явище фізіологічної зміною кольору. Механізм цей складний і продовжує дивувати вчених. Досить багато представників різних філогенетичних гілок в процесі еволюції набули цю здатність. Хамелеони і головоногі молюски (восьминоги і каракатиці) – досить далекі один від одного організми в еволюційній драбині життя, але безумовні лідери рейтингу найбільш «мінливих». Це дивно, але механізми роботи хроматофоров у них однакові.

Як вони це роблять

Деякі представники серед черевоногих молюсків, членистоногих, ракоподібних, риб, амфібій і плазунів мають під шкірою еластичні, як гума, клітини. Їх хроматофори мають мембрану і наповнені фарбою, як акварельні тюбики. Кожна така клітина в спокої – це кулька, а при порушенні – диск, розтягнутий безліччю м'язів-розширювачів (дилататоров). Вони розтягують хроматофор, збільшуючи його площа у багато разів, іноді в шістдесят. І роблять вони це дуже швидко – через половину секунди. У хроматофорах пігментні зерна можуть розташовуватися в центрі або бути розкиданими по всій клітці, їх може бути багато чи мало. Кожен дилататор з'єднаний нервами з командним пунктом – мозком тварини. Зміни кольору відбуваються під впливом двох груп факторів: фізіологічних (змін факторів середовища або болю) і емоційних. Переляк, агресія, симпатія до протилежної статі і напружене увагу – всі ці емоційні переживання змінюють колір тварини.

Цитологія процесу

Коли тварина в спокої, все пігментні зерна опиняються в центрі і шкіра стає світлою (білою або жовтуватою). Саме таким матовим скельцем виглядає каракатиця з чорною плямою чорнильного мішка. Коли темний пігмент виявляється у відгалуженнях хроматофора, шкіра стає темною. Поєднання пігментів різних верств і дає всю гаму відтінків. Зелений і синій кольори виникають внаслідок заломлення світла в кристалах гуанідину у верхніх шарах шкіри. Колір шкіри може швидко змінюватися і захоплювати все тіло або його частини, іноді створюючи дуже вигадливий візерунок. Крім того, самі хроматофори можуть опускатися в глибокі шари шкіри або підніматися в поверхневі.

Головний командир – очі

Вчені встановили тісний зв'язок між зором і меною забарвлення. Світло через орган зору впливає на нервову систему, і вона подає сигнали хроматофорам. Одні розтягуються, інші скорочуються, і при цьому досягається максимальна відповідність фарб для маскування. Цікаво, що навіть засліплений восьминіг може змінювати забарвлення – він сприймає колір ще і присосками, і, якщо залишилася хоча б одна, восьминіг буде змінювати колір. Дивно, які химерні візерунки він може повторити на своєму тілі. Є дані про те, що восьминіг зміг за секунди відтворити текст газети, яка опинилася поруч з акваріумом. І це схоже на містику.

Кілька цікавих фактів

Крім дивовижної здатності восьминогів і хамелеонів міняти колір вони мають і ще кілька дивних особливостей, про які ви не знали. Мозок восьминога є найрозвиненішим серед безхребетних тварин. Найбільший восьминіг важив 180 кілограм. Він був довжиною 8 метрів (спійманий в 1945 році). Деякі восьминоги можуть ходити по суші, спираючись на щупальця. Одне з найбільш отруйних тварин планети – глубококольчатий мешканець Індійського океану. Після його укусу людина помирає протягом 15 години. А протиотрути немає. Найменший хамелеон – мадагаскарська брукезія розміром менше 3 сантиметрів, а найбільший – малагасійська, зростає до 70 сантиметрів в довжину. Вони практично глухі, але побачать найменшу комашку на відстані в 10 метрів. Кут зору - 360 градусів, і кожне око бачить свою картину світу.