Kui sõnad "kameeleon" või "kaheksajalg" tekitavad kohe assotsiatsiooni erksate värvidega, mis üksteist muudavad. Roheline lehestik ja rohi, värvilised lilled ja puuviljad, mitmesugused akvaariumi kalade värvid ja hämmastav loomade värv. Kõik see on meid ümbritsev maailm. Elusorganismid võlgnevad selle mitmevärvilisuse tänu spetsiaalsetele rakustruktuuridele – kromatofooridele. Mis on need kummalised moodustised, mis on nende funktsioon ja kuidas nad töötavad – see artikkel räägib sellest.
Värvikandjad
Nii tõlgitakse sõna "kromatofoorid". Mis see aine on, tasub selgitada vastav alt erinevatele elusorganismide rühmadele. Koorikloomadel, molluskitel, kaladel, kahepaiksetel, roomajatel on need valgustpeegeldavad rakud ja pigmenti sisaldavad rakud. Nad vastutavad silmade ja naha värvuse eest ning moodustuvad ainult embrüogeneesi ajal närviharjas. Pärastvalmimisperioodil levivad nad üle kogu keha. Valge tooni järgi jagunevad need kantofoorideks (kollane), erütrofoorideks (punane), iridofoorideks (särav), leukofoorideks (valge), melanofoorideks (must või pruun). Kromatofoori struktuur on eri rühmade puhul erinev ja me tuleme selle probleemi juurde tagasi allpool.
Fotosünteetilised plastiidid
Mis on vetikakromatofoorid? Need on pruun- ja rohevetikate ühemembraanilised, lindi- või tähekujulised organellid, mis sisaldavad värvilisi graanuleid (klorofülle ja karotenoide). Mikroorganismides ja bakterites on need erineva kuju ja otstarbega membraanita organellid. Näiteks chlamydomonas kromatofoor on esindatud kloroplastiga, mis on tassi kujul (selles hoitakse tärklist), mille punase pigmendi keha sisaldab hematokroomi (punast pigmenti). Tänu temale on sellel kõige lihtsamal võime tajuda valgust. Üherakulistes vetikates Chlorella esindavad kromatofoori klorofüll-a ja klorofüll-b graanulid, mis ujuvad suurel hulgal raku tsütoplasmas. Nende abiga teostab see vetikas minimaalsete ressurssidega kõige tõhusama fotosünteesi. Seega on algloomadele ja ainuraksetele vetikatele iseloomulik, et lisaks kromatofoori fotosünteesifunktsioonile on see talletav ja valgustundlik. Väärib märkimist, et vetikate kromatofoorid erinevad kõrgemate taimede kloroplastidest lihtsama struktuuri ja muud tüüpi klorofülli (magneesiumikompleksiga roheline pigment) poolest.
Pigmenteeritud loomarakud
UInimestel ja paljudel loomadel on rakke, mis sisaldavad ainult ühte pigmenti, melatoniini. Neid rakke leidub nahas, villas, juustes ja sulgedes, silma vikerkestas ja võrkkestas. Värvi küllastus sõltub kontsentratsioonist. Neid rakke nimetatakse kromatotsüütideks, nad moodustuvad kogu keha eluea jooksul ja võivad olla ainult ühte tüüpi - melanotsüüdid.
Konkreetne töö
Mis on kromatofoorid? Idee nende tööst, mis on nende klassifitseerimiseks vajalik, kujunes välja eelmise sajandi 60ndatel. Viimased biokeemia andmed ei ole neid sätteid muutnud, kuid on selgitanud nende töö põhimõtteid. Kromatofoore on kahte tüüpi: biokroomid ja kemokroomid. Esimesed on tõelised (päris) pigmendid – karotenoidid (karoteeni mitmesugused derivaadid) ja pteridiinid. Nad neelavad ühe osa nähtavast valgusest ja peegeldavad teist. Struktuurivärvid (kemokroomid) tekitavad värve interferentsi või hajumise (ühe lainepikkuse peegeldumine ja teise lainepikkuse edastamine) kaudu.
Värvide klassifikatsioon
Kromatofoori jagunemine värvi järgi on pigem tingimuslik. Ja sellepärast. Ksantofoorid ja erütrofoorid võivad asuda samas rakus ja siis sõltub selle värvus kollaste ja punaste pigmentide hulgast. Iridofoorid on kemokroomid, mis sisaldavad guaniini kristalle. Just kristallid peegeldavad valgust ja annavad sillerdava värvi. Zumellaniini melanofoor neelab hästi valgust ja annab musta ja pruuni värvi.
Pigmentide bioloogiline roll
Melaniin on elusolendite kõige levinum pigmentorganismid - valguse neeldumise tõttu täidab ta kilpraku funktsioone. See ei edasta ultraviolettkiiri naha sügavamatesse kihtidesse, kaitstes sisemisi kudesid kiirguskahjustuste eest. Pigmendi rolli elusorganismide kohanemisvõime mehhanismides ei saa alahinnata. Kõik teavad, mis on kromatofoor tolmeldavate putukate ja nende poolt tolmeldatud taimede elus. Kehavärv mängib olulist rolli kaitses vaenlaste eest, saagi jälgimisel, ohu eest hoiatamisel ja paljunemiskäitumisel. Klorofüll, bakteriorodopsiin on fotosünteesi pigmendid ning hemoglobiin ja hemotsüaniin on hingamisteede kromogeenid.
Muudatav vara
Kõige huvitavam ja salapärasem nähtus on mõne looma värvimuutus. Seda nähtust nimetatakse füsioloogiliseks värvimuutuseks. See mehhanism on keeruline ja hämmastab teadlasi jätkuv alt. Päris paljud erinevate fülogeneetiliste harude esindajad omandasid selle võime evolutsiooni käigus. Kameeleonid ja peajalgsed (kaheksajalad ja seepia) on elu evolutsiooniredelil üksteisest üsna kaugel asuvad organismid, kuid "muutuvamate" edetabelis on vaieldamatud liidrid. See on üllatav, kuid nende kromatofooride töömehhanismid on samad.
Kuidas nad seda teevad
Mõnel peajalgsetel, lülijalgsetel, vähilaadsetel, kaladel, kahepaiksetel ja roomajatel on nahaalused rakud, mis on elastsed nagu kumm. Nende kromatofooridel on membraan ja need on täidetud värviga nagu akvarellitorud. Iga selline puhkeolekus rakk onpall ja erutuse korral ketas, mida venitavad paljud laiendavad lihased (laiendid). Nad venitavad kromatofoori, suurendades selle pindala mitu korda, mõnikord kuuskümmend korda. Ja nad teevad seda väga kiiresti – poole sekundiga. Kromatofoorides võivad pigmenditerad paikneda keskel või hajutada rakus, neid võib olla palju või vähe. Iga laiendaja on närvide kaudu ühendatud komandopunktiga – looma ajuga. Värvimuutused toimuvad kahe tegurite rühma mõjul: füsioloogilised (keskkonnategurite või valu muutused) ja emotsionaalsed. Hirm, agressiivsus, kaastunne vastassoo vastu ja intensiivne tähelepanu – kõik need emotsionaalsed kogemused muudavad looma värvi.
Protsessi tsütoloogia
Looma puhkeolekus on kõik pigmenditerad keskel ja nahk muutub heledaks (valgeks või kollakaks). Just see mattklaas näeb välja nagu seepia, millel on tindikoti must täpp. Kui tume pigment on kromatofoori harudes, muutub nahk tumedaks. Erinevate kihtide pigmentide kombinatsioon ja annab kogu toonivaliku. Roheline ja sinine värvus tulenevad valguse murdumisest guanidiini kristallides naha ülemistes kihtides. Nahavärv võib kiiresti muutuda ja võtta üle kogu keha või selle osad, luues mõnikord väga veidra mustri. Lisaks võivad kromatofoorid ise laskuda naha sügavamatesse kihtidesse või tõusta pinnale.
peakomandör – silmad
Teadlased on loonud tiheda seose nägemise javärvimuutus. Valgus läbi nägemisorgani mõjutab närvisüsteemi ja annab signaale kromatofooridele. Mõned on venitatud, teised kokkutõmbunud ja samal ajal saavutatakse maskeerivate värvide maksimaalne sobivus. Huvitav on see, et isegi pimedaks jäänud kaheksajalg võib värvi muuta – ta tajub värvi ka imikute abil ja kui vähem alt üks jääb alles, muudab kaheksajalg värvi. On hämmastav, milliseid veidraid mustreid ta suudab oma kehal korrata. On tõendeid, et kaheksajalg suutis sekunditega reprodutseerida ajalehe teksti, mis asus akvaariumi kõrval. Ja see näeb välja nagu müstika.
Mõned huvitavad faktid
Lisaks kaheksajalgade ja kameeleonide hämmastavale värvimuutusvõimele on neil ka mõni hämmastavam omadus, millest te ei teadnud.
Kaheksajala aju on selgrootute seas kõige arenenum. Suurim kaheksajalg kaalus 180 kilogrammi. See oli 8 meetrit pikk (püütud 1945). Mõned kaheksajalad saavad kombitsaid kasutades maismaal kõndida.
Üks planeedi mürgisemaid loomi on India ookeani sügavate rõngastega elanik. Pärast selle hammustamist sureb inimene 1,5 tunni jooksul. Ja vastumürki pole.
Kõige väiksem kameeleon, Madagascar Brookesia, on alla 3 sentimeetri suurune, samas kui suurim, Madagaskari, kasvab kuni 70 sentimeetri pikkuseks. Nad on praktiliselt kurdid, kuid näevad väikseimat putukat 10 meetri kaugusel. Nende vaatenurk on 360 kraadi ja iga silm näeb maailmast oma pilti.
