När de flesta människor tänker på färgbyte tänker de på bläckfiskar eller kameleonter – men förmågan att snabbt byta färg är förvånansvärt utbredd.
Många arter av kräftdjur, insekter, bläckfiskar (bläckfiskar, bläckfiskar, bläckfiskar och deras släktingar), grodor, ödlor och fiskar kan byta färg.
De har alla en sak gemensamt: de är ektotermer (djur som inte kan generera sin egen kroppsvärme på samma sätt som däggdjur och fåglar) och endast ektotermer har de specialiserade celler som gör det möjligt att byta färg.
Se de första 20 sekunderna av videon nedan – det kommer att få dig att häpna:
Färgförändringar hos djur produceras genom att ljuset reflekteras och sprids av celler och vävnader, och genom att ljuset absorberas av kemiska pigment i hudens celler.
I ektotermer kallas celler som innehåller pigment för kromatoforer och är till stor del ansvariga för att generera hud- och ögonfärg.
Vertebraters färgskiftare
I vertebraters ektotermer (såsom grodor, ödlor och fiskar) finns det tre huvudtyper av kromatoforer:
- xantoforer, som innehåller gulröda pigment
- iridoforer som innehåller färglösa staplar av kristaller eller plattor som reflekterar och sprider ljus för att generera nyanser som till exempel blått, vita och ultravioletta
- melanophorer, som innehåller svart melaninpigment
Melanophorerna spelar en avgörande roll vid färgskiftningar.
De är stora, stjärnliknande celler med långa ”armar” (dendriter) som sträcker sig mot hudytan.
Färgförändringen sker på grund av att ”paket” av melaninpigment (melanosomer) rör sig inom melanophorerna.
När melaninpigmentet är aggregerat i cellens centrum ser huden mycket blek ut, medan när det sprids genom melanophorernas armar mot hudytan ser djuret mörkt ut.
Om melanoforernas armar sträcker sig mellan och över de andra typerna av kromatoforer (som genererar gult, rött, blått etc.), kan varierande grad av spridning av melaninet dölja eller avslöja dessa kromatoforer och därmed variera djurets färg.
Färgförändring kan också ske på grund av förändringar i avståndet mellan staplarna av trombocyter eller kristaller i iridohorerna, vilket förändrar deras sätt att reflektera och sprida ljus, och därmed deras färg.
Trick av bläckfiskar
I bläckfiskar är de strukturer som kallas kromatophorer mycket annorlunda än hos ryggradsdjur.
Kromatofoner hos bläckfiskar innehåller en pigmentfylld säck som är omgiven av radiella muskelfibrer.
Dessa muskler drar ihop sig för att ändra den pigmentfyllda säckens storlek och form (t.ex. tunn, platt skiva vs. liten sfär), vilket resulterar i den nästan omedelbara och dramatiska färgförändringen.
Under kromatoorerna hos bläckfiskar finns två andra typer av celler:
- iridoorer, som är mycket lika iridoorer hos ryggradsdjur
- leucoorer, som ser vita ut
När pigmentsäckarna dras ihop avslöjas dessa andra celler, vilket förändrar färgerna vi ser.
Så även om färgförändring hos bläckfiskar och kameleonter båda involverar kromatofoner, är kromatoforen mycket olika strukturer, liksom mekanismen för färgförändring.
I kameleonter sker färgförändringen på grund av pigmentens rörelse inom kromatoforen, medan färgförändringen hos bläckfiskar sker på grund av muskelstyrda ”kromatofororgan” som ändrar formen på pigmentsäckarna.
Den snabba färgförändringen kan ske på grund av olika ”utlösare”, t.ex. temperatur eller ljus (en reflexmässig reaktion via ljuskänsliga receptorer i huden).
Det är därför kameleonter är mycket bleka på natten när de sover, men mörknar så fort en ficklampa lyser på dem (och bara på den sida där ljuset lyser).
Det viktigaste är att djur ändrar färg som svar på sin omgivning (inklusive variationer i bakgrundsfärg, närvaro av rovdjur, kompisar eller rivaler).
De måste bedöma sin omgivning så att de vet vilken färg de ska byta till.
Information om ett djurs omgivning (från sinnena) bearbetas av hjärnan och hjärnan skickar signaler direkt, eller via hormoner, till kromatoforer.
Alla förändringar
Färgbyte är en mycket användbar förmåga.
Med tanke på att färgskiftande djur inte kan generera sin egen kroppsvärme kan färgbyte hjälpa djuren att reglera sin kroppstemperatur.
Så när det är kallt kan en ödla vara mörk eftersom mörka färger absorberar mer värme, medan en ödla när det är varmt kan bli mycket blek eftersom ljusa färger reflekterar värme.
Men de två kanske viktigaste funktionerna för färgbyte är kamouflage och kommunikation.
Färgförändring gör det möjligt för djuren att blinka med ljusa färger för att varna rivaler eller locka till sig partner, samtidigt som de förblir kamouflerade vid andra tillfällen.
Hanar av jättebläckfiskar använder sig av rörliga vågor av svarta och vita ränder i aggressions- och uppvaktningsmanövrar (se videon ovan), medan kameleonter uppvisar ett imponerande utbud av iögonfallande färgmönster.
När de inte kommunicerar med varandra är de dock utmärkt kamouflerade.
Färgförändringar ger en oöverträffad flexibilitet, vilket kanske är anledningen till att vi finner det så fascinerande.