Хамелеоны меняют цвет с помощью фотонных нанокристаллов

Биофизики обнаружили еще одно средство, с помощью которого хамелеоны быстро меняют цвет. Ящерицы пользуются не только пигментами кожи, но и фотонными нанокристаллами, позволяющими управлять светом с предельной точностью.

Специалисты провели исследование с самцами мадагаскарского пантерного хамелеона (Furcifer pardalis), которые в процессе коммуникации с самками и другими самцами меняют окраску с сине-зеленой до ярко-красной за несколько минут. Эти изменения носят закономерный характер и являются обратимыми.

Считается, что перемена окраски связана с особыми клетками внутри кожи — хроматофорами, перераспределяющими зерна пигментов четырех цветов. Эти пигменты поглощают видимый свет на всей длине волны, кроме определенного (красного, например). Однако Мишель Милинкович (Michel Milinkovitch) из Женевского университета посчитал, что для хамелеонов важнее иридофоры — клетки, которые не поглощают свет, а преобразуют геометрическую структуру поверхности кожи, заставляя ее искривлять или отражать определенные волны.

Милинкович и его коллеги изучили кожу хамелеонов с помощью просвечивающей электронной микроскопии и обнаружили там два слоя иридофор. Верхний слой был покрыт нанокристаллами гуанина, выложенными в виде четко структурированной решетки.

Расстояния между отдельными кристаллами в решетке играют ключевую роль в смене окраски: когда самцы находятся в возбужденном состоянии, интервал увеличивается. Чем больше дистанция, тем сильнее отражается свет с большей длиной волны (красный). При сближении кристаллов начинает отражаться синий свет.

Дальше хамелеонам помогают уже ксантофоры (желтые пигментные клетки): они делают синий цвет зеленым, а красный — оранжевым или желтым.

Однако Милинкович открыл еще и второй уровень кожи с иридифорами, расположенными уже более хаотическим образом. Они очень хорошо отражают свет в ближнем инфракрасном диапазоне. По мнению ученого, в жаркой и влажной среде, где живут хамелеоны, эти кристаллы являются важным механизмом спасения от перегрева.

Такое строение кожи, по всей видимости, является уникальным. Науке известны ящерицы, у которых кристаллы выстроены упорядоченным образом, и другие рептилии, на коже которых иридофоры отражают тепло. Однако только хамелеонам в ходе эволюции удалось совместить эти свойства.