Kun useimmat ihmiset ajattelevat värinvaihtoa, he ajattelevat mustekaloja tai kameleontteja – mutta kyky vaihtaa nopeasti väriä on yllättävän yleinen.
Monet äyriäislajit, hyönteiset, pääjalkaiset (kalmarit, seepiat, mustekalat ja niiden sukulaislajit), sammakot, liskot ja kalat voivat vaihtaa väriä.
Neillä kaikilla on yksi yhteinen piirre: ne ovat ektotermisiä (eläimiä, jotka eivät pysty tuottamaan omaa ruumiinlämpöään samalla tavalla kuin nisäkkäät ja linnut), ja vain ektotermisillä on erikoistuneita soluja, jotka mahdollistavat värinmuutoksen.
Katsokaa alla olevan videon ensimmäiset 20 sekuntia – se räjäyttää tajuntanne:
Värimuutos eläimillä syntyy valon heijastumisesta ja sironnasta soluihin ja kudoksiin sekä valon imeytymisestä ihon solujen kemiallisiin pigmentteihin.
Ectothermisillä pigmenttejä sisältäviä soluja kutsutaan kromatofooreiksi, ja ne ovat suurelta osin vastuussa ihon ja silmien värin synnystä.
Selkärankaisilla värinvaihtajilla
Selkärankaisilla ectothermisillä (kuten sammakoilla, liskoilla ja kaloilla) on kolme pääasiallista värinvaihtajatyyppiä:
- xantofoorit, jotka sisältävät keltapunaisia pigmenttejä
- iridofoorit, jotka sisältävät värittömiä kiteiden tai levyjen pinoja, jotka heijastavat ja sirottavat valoa synnyttääkseen värisävyjä, kuten sinistä, valkoinen ja ultravioletti
- melanofoorit, jotka sisältävät mustaa melaniinipigmenttiä
Melanofoorit ovat ratkaisevassa asemassa värimuutoksissa.
Ne ovat suuria, tähtimäisiä soluja, joilla on pitkät ”varret” (dendriitit), jotka ulottuvat kohti ihon pintaa.
Värinmuutos johtuu melaniinipigmentin ”pakettien” (melanosomien) liikkumisesta melanofoorien sisällä.
Kun melaniinipigmentti on aggregoitunut solun keskelle, iho näyttää hyvin vaalealta, kun taas kun se on hajaantunut melanofoorien varsien kautta kohti ihon pintaa, eläin näyttää tummalta.
Koska melanofoorien varret ulottuvat muiden kromatofoorityyppien väliin ja päälle (synnyttäen keltaisia, punaisia, sinisiä jne.), melaniinin hajaantumisasteen vaihtelu voi peittää tai paljastaa nämä kromatofoorit, jolloin eläimen väri vaihtelee.
Värin muuttuminen voi johtua myös iridofoorien sisällä olevien verihiutaleiden tai kiteiden pinojen etäisyyksien muutoksista, mikä muuttaa tapaa, jolla ne heijastavat ja sirottavat valoa, ja siten niiden väriä.
Pääjalkaisten temppuja
Pääjalkaisilla kromatofooreiksi kutsutut rakenteet ovat hyvin erilaisia kuin selkärankaisilla.
Pääjalkaisten kromatofoorit sisältävät pigmenttitäytteisen pussin, jota ympäröivät säteittäiset lihassäikeet.
Nämä lihakset supistuvat muuttaakseen pigmenttitäytteisen pussin kokoa ja muotoa (esim. ohut, litteä kiekko vs. pieni pallo), minkä tuloksena syntyy melkein hetkellinen ja dramaattinen värin muutos.
Pääjalkaisten kromatofoorien alla on kaksi muuta solutyyppiä:
- iridofoorit, jotka ovat paljolti samanlaisia kuin selkärankaisten iridofoorit
- leukofoorit, jotka näyttävät valkoisilta
Kun pigmenttipussit supistuvat, nämä muut solut paljastuvat ja muuttavat näkemäämme väriä.
Niinpä vaikka pääjalkaisten ja kameleonttien värimuutokseen liittyy molemmissa kromatofooreja, kromatofoorit ovat hyvin erilaisia rakenteita, samoin kuin värimuutoksen mekanismi.
Kameleonttien värimuutos johtuu pigmenttien liikkeestä kromatofoorien sisällä, kun taas pääjalkaisten värimuutos johtuu lihasten ohjaamista ”kromatofoorielimistä”, jotka muuttavat pigmenttipussien muotoa.
Pull the trigger
Nopea värimuutos voi johtua erilaisista ”laukaisimista”, kuten lämpötilasta tai valosta (refleksiivinen reaktio ihon valoherkkien reseptorien kautta).
Sentähden kameleontit ovat yöllä nukkuessaan hyvin kalpeita, mutta tummuvat heti, kun niihin valaistaan taskulampulla (ja vain siltä puolelta, johon valo paistaa).
Vaikka tärkeintä on, että eläimet vaihtavat väriä reaktiona ympäristöönsä (mukaan lukien taustavärien vaihtelut, saalistajien, kumppaneiden tai kilpailijoiden läsnäolo).
Eläinten on arvioitava ympäristöään, jotta ne tietävät, mihin väriin ne vaihtavat väriä.
Aivot käsittelevät tietoa eläimen ympäristöstä (aisteista), ja aivot lähettävät signaaleja suoraan tai hormonien välityksellä kromatofooreille.
Kaikki muuttuu
Värinmuutos on erittäin hyödyllinen kyky.
Koska väriä vaihtavat eläimet eivät pysty tuottamaan omaa ruumiinlämpöään, värinmuutos voi auttaa eläimiä säätelemään ruumiinlämpöään.
Kylmänä lisko voi siis olla tumma, koska tummat värit imevät enemmän lämpöä, kun taas kuumana lisko voi muuttua hyvin kalpeaksi, koska vaaleat värit heijastavat lämpöä.
Mutta värinvaihdon ehkä kaksi tärkeintä tehtävää ovat naamioituminen ja viestintä.
Värimuutoksen ansiosta eläimet voivat vilauttaa kirkkaita värejä varoittaakseen kilpailijoita tai houkutellakseen parittelukumppaneita ja pysyä muina aikoina naamioituneina.
Urokset jättimäiset seepiat käyttävät mustien ja valkoisten raitojen liikkuvia aaltoliikkeitä aggressiivisissa ja kosiskelevissa näytöksissään (ks. yllä oleva video), kun taas kameleontit esittelevät vaikuttavan valikoiman huomiota herättäviä värikuvioita.
Kun ne eivät kommunikoi keskenään, ne ovat erinomaisesti naamioituneita.
Värimuutokset mahdollistavat ennennäkemättömän joustavuuden, ja ehkä juuri siksi ne kiehtovat meitä niin paljon.