Oamenii de știință descoperă ce controlează abilitățile cameleonice la calmar

Oamenii de știință descoperă ce controlează abilitățile cameleonice la calmar

Într-o clipă, „pielea inteligentă” a unui calmar poate schimba culoarea și modelul în scopul de camuflaj sau semnalizare sexuală – o afișare virtuozică care i-a fascinat mult timp pe oamenii de știință.

Acum, oamenii de știință de la Laboratorul de Biologie Marină afiliat la UChicago și de la Universitatea Northeastern raportează o descoperire care schimbă paradigma în modul în care organele specializate din pielea de calmar, numite cromatofori, contribuie la ispravă printr-un joc elegant de acțiune pigmentară și colorație structurală. Studiul lor, care apropie inginerii bio-inspirați de construirea pielii inteligente, a fost publicat recent în Comunicarea naturii.

„Oamenii au încercat să construiască dispozitive care pot imita schimbarea culorii cefalopodelor de mult timp, folosind componente disponibile”, a spus Leila Deravi, profesor asistent de chimie și biologie chimică la Northeastern, al cărui laborator a condus studiul. „Nimeni nu s-a apropiat nicăieri de viteza și sofisticarea modului în care funcționează efectiv.”

Manta anterioară a calmarului viu. Cromatoforele reflectorizante strălucesc pe măsură ce unghiul luminii incidente se modifică. (Cu amabilitatea Stephen Senft, Hanlon Lab, MBL)

Deravi și cercetătorul principal al MBL Roger Hanlon, un expert de top în camuflaj la cefalopode (calamar, caracatițe și sepie), au condus o echipă interdisciplinară de cercetători pentru a investiga colorarea dinamică a calmarului la nivel molecular.

Pielea de calmar conține două tipuri de structuri care manipulează lumina pentru a produce diferite culori. Cromatoforii conțin saci elastici de pigment care se întind rapid în discuri de culoare atunci când mușchii din jurul lor se contractă. Când lumina lovește granulele de pigment, acestea absorb majoritatea lungimilor de undă și reflectă înapoi doar o bandă îngustă de culoare.

Mai adânc în piele, celulele numite iridofori reflectă toată lumina care le lovește. Prin împrăștierea acestei lumini, o metodă cunoscută sub denumirea de colorare structurală, ei revin la o strălucire strălucitoare de irizare.

Timp de decenii, toate datele disponibile au indicat că aceste structuri separate nu puteau produce decât un tip de colorare sau altul: pigmentară sau structurală. Dar când coautorul și cercetătorul MBL Stephen L. Senft s-a uitat îndeaproape la cromatoforii de calmar, el a observat irizațiile strălucitoare în perfectă aliniere cu pigmentul.

„În acel strat superior, încorporat în organul cromatofor, este colorarea structurală”, a spus Hanlon. „Nimeni nu găsise așa ceva”.

Hanlon, care a petrecut cea mai mare parte a patru decenii studiind biologia cefalopodelor, a trecut prin vechile sale diapozitive Kodachrome de cromatofori. Destul de sigur, a găsit o fotografie cu irizații albastre care se reflectă dintr-un cromatofor. La acea vreme, el a presupus că albastrul strălucitor era de la un iridofor mai adânc în piele.

„Am văzut asta în 1978 și nu mi-am dat seama la ce mă uitam”, a spus Hanlon. „Este incredibil.”

Piele de calmar adult excizat. Reflectanța cu mai multe nuanțe coincide cu formele în mișcare ale cromatoforilor. (Cu amabilitatea Stephen Senft, Hanlon Lab, MBL)

De data aceasta, cercetătorii sunt siguri că irizațiile provin de la cromatofor. Echipa a descoperit proteinele care creează irizații în celulele din jurul pungilor pigmentare.

Această descoperire neașteptată – că cromatoforul folosește atât colorarea pigmentară, cât și cea structurală pentru a-și crea efectele dinamice – deschide noi oportunități atât pentru biologi, cât și pentru chimiști.

„Am spart oarecum paradigma cunoscută a modului în care funcționează pielea în lumea cefalopodelor”, a spus Hanlon.

Biologi precum Hanlon pot folosi aceste noi informații pentru a înțelege mai bine aceste specii fascinante. Chimiștii aplicați precum Deravi îl pot folosi pentru a lucra la inginerie inversă a abilităților de schimbare a culorii ale cefalopodelor pentru uz uman.


„Elaborăm o foaie de parcurs, în esență, pentru modul în care funcționează aceste animale”, a spus Deravi. „Scopul nostru final este să încercăm să creăm ceva de genul unui material, un dispozitiv purtabil, o pictură sau o acoperire, care să își schimbe culoarea foarte repede, așa cum fac aceste animale.

„Nu este un obiectiv atât de exagerat astăzi ca acum trei ani”.

Laboratorul de Biologie Marină este dedicat descoperirii științifice – explorează biologia fundamentală, înțelege biodiversitatea marine și mediul și informează condiția umană prin cercetare și educație. Fondată în Woods Hole, Massachusetts, în 1888, MBL este o instituție privată, nonprofit și o afiliată a Universității din Chicago.

Citare: „Colorarea pigmentară și structurală dinamică în organele cromatoforelor cefalopode” Nature Communications, 1 martie 2019. doi: 10.1038 / s41467-019-08891-x

—Această poveste a apărut pentru prima dată pe site-ul web al Laboratorului de Biologie Marină.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.