Όταν οι λέξεις "χαμαιλέοντας" ή "χταπόδι" εμφανίζεται αμέσως ένας συσχετισμός με έντονα χρώματα που αλλάζουν το ένα το άλλο. Πράσινο φύλλωμα και γρασίδι, πολύχρωμα λουλούδια και φρούτα, ποικιλία χρωμάτων από ψάρια ενυδρείου και καταπληκτικός χρωματισμός ζώων. Όλα αυτά είναι ο κόσμος που μας περιβάλλει. Οι ζωντανοί οργανισμοί οφείλουν αυτό το πολύχρωμο σε ειδικές κυτταρικές δομές - χρωματοφόρα. Τι είναι αυτοί οι περίεργοι σχηματισμοί, ποια είναι η λειτουργία τους και πώς λειτουργούν - αυτό το άρθρο αφορά αυτό.
Φορείς χρωμάτων
Έτσι μεταφράζεται η λέξη "χρωματοφόρα". Τι είναι αυτή η ουσία, αξίζει να εξηγηθεί σύμφωνα με τις διάφορες ομάδες ζωντανών οργανισμών. Στα μαλακόστρακα, τα μαλάκια, τα ψάρια, τα αμφίβια, τα ερπετά, αυτά είναι κύτταρα που αντανακλούν το φως και κύτταρα που περιέχουν χρωστική ουσία. Είναι υπεύθυνα για τον χρωματισμό των ματιών και του δέρματος και σχηματίζονται μόνο κατά την εμβρυογένεση στη νευρική ακρολοφία. Μετάκατά την περίοδο της ωρίμανσης, εξαπλώνονται σε όλο το σώμα. Με τον τόνο στο λευκό, χωρίζονται σε καντοφόρα (κίτρινα), ερυθροφόρα (κόκκινα), ιριδοφόρα (λαμπερά), λευκοφόρα (λευκά), μελανοφόρα (μαύρα ή καφέ). Η δομή του χρωματοφόρου είναι διαφορετική για διαφορετικές ομάδες και θα επιστρέψουμε σε αυτό το θέμα παρακάτω.
Φωτοσυνθετικά πλαστίδια
Τι είναι τα χρωματοφόρα φυκιών; Πρόκειται για οργανίδια μονής μεμβράνης από καφέ και πράσινα φύκια, σε σχήμα κορδέλας ή αστεριού, που περιέχουν έγχρωμους κόκκους (χλωροφύλλες και καροτενοειδή). Σε μικροοργανισμούς και βακτήρια, αυτά είναι οργανίδια χωρίς μεμβράνη διαφόρων σχημάτων και σκοπών. Για παράδειγμα, το chlamydomonas chromatophore αντιπροσωπεύεται από έναν χλωροπλάτη με τη μορφή κυπέλλου (αποθηκεύεται σε αυτό το άμυλο) με ένα σώμα κόκκινης χρωστικής που περιέχει αιμάτοχρωμα (κόκκινη χρωστική ουσία). Χάρη σε αυτόν, αυτό το πιο απλό έχει την ικανότητα να αισθάνεται το φως. Στο μονοκύτταρο φύκι Chlorella, το χρωματοφόρο αντιπροσωπεύεται από κόκκους χλωροφύλλης-α και χλωροφύλλης-β, που επιπλέουν σε μεγάλους αριθμούς στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Με τη βοήθειά τους, αυτό το φύκι εκτελεί την πιο αποτελεσματική φωτοσύνθεση από ελάχιστους πόρους. Έτσι, για τα πρωτόζωα και τα μονοκύτταρα φύκια, είναι χαρακτηριστικό ότι, εκτός από τη φωτοσυνθετική λειτουργία του χρωματοφόρου, είναι αποθηκευτικό και φωτοευαίσθητο. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα χρωματοφόρα των φυκών διαφέρουν από τους χλωροπλάστες των ανώτερων φυτών σε απλούστερη δομή και άλλους τύπους χλωροφύλλης (πράσινη χρωστική ουσία με σύμπλεγμα μαγνησίου).
Χρωματισμένα ζωικά κύτταρα
UΟι άνθρωποι και πολλά ζώα έχουν κύτταρα που περιέχουν μόνο μία χρωστική, τη μελατονίνη. Αυτά τα κύτταρα βρίσκονται στο δέρμα, το μαλλί, τα μαλλιά και τα φτερά, στην ίριδα και στον αμφιβληστροειδή των ματιών. Ο κορεσμός του χρώματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση. Αυτά τα κύτταρα ονομάζονται χρωματοκύτταρα, σχηματίζονται σε όλη τη διάρκεια της ζωής του σώματος και μπορούν να είναι μόνο ενός τύπου - μελανοκύτταρα.
Συγκεκριμένη εργασία
Τι είναι τα χρωματοφόρα; Η ιδέα του έργου τους, που είναι απαραίτητη για την ταξινόμησή τους, διαμορφώθηκε στη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα. Τα τελευταία δεδομένα στη βιοχημεία δεν έχουν αλλάξει αυτές τις διατάξεις, αλλά έχουν αποσαφηνίσει τις αρχές της εργασίας τους. Υπάρχουν δύο τύποι χρωματοφόρων: βιοχρωμικά και χημειοχρωμικά. Τα πρώτα είναι αληθινές (πραγματικές) χρωστικές - καροτενοειδή (διάφορα παράγωγα καροτίνης) και πτεριδίνες. Απορροφούν το ένα μέρος του ορατού φωτός και αντανακλούν το άλλο. Τα δομικά χρώματα (χημοχρωμία) παράγουν χρώμα μέσω παρεμβολής ή σκέδασης (αντανάκλαση ενός μήκους κύματος και μετάδοση ενός άλλου μήκους κύματος).
Ταξινόμηση χρωμάτων
Η διαίρεση του χρωματοφόρου ανά χρώμα είναι μάλλον υπό όρους. Και για αυτο. Τα ξανθοφόρα και τα ερυθροφόρα μπορούν να περιέχονται στο ίδιο κελί και στη συνέχεια το χρώμα του θα εξαρτηθεί από την ποσότητα των κίτρινων και κόκκινων χρωστικών. Τα ιριδοφόρα είναι χημειοχρωμίες που περιέχουν κρυστάλλους γουανίνης. Είναι οι κρύσταλλοι που αντανακλούν το φως και δίνουν ένα ιριδίζον χρώμα. Η μελανοφόρα Zumellanin απορροφά πολύ το φως και παράγει μαύρα και καφέ χρώματα.
Ο βιολογικός ρόλος των χρωστικών
Η μελανίνη είναι η πιο κοινή χρωστική ουσία στα ζωντανά όνταοργανισμοί - λόγω της απορρόφησης του φωτός, εκτελεί τις λειτουργίες ενός κυττάρου ασπίδας. Δεν μεταδίδει τις υπεριώδεις ακτίνες στα βαθύτερα στρώματα του δέρματος, προστατεύοντας τους εσωτερικούς ιστούς από βλάβες από την ακτινοβολία. Ο ρόλος της χρωστικής στους μηχανισμούς προσαρμοστικότητας των ζωντανών οργανισμών δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Όλοι γνωρίζουν τι είναι ένα χρωματοφόρο στη ζωή των εντόμων και των φυτών που επικονιάζονται από αυτά. Το χρώμα του σώματος παίζει σημαντικό ρόλο στην άμυνα ενάντια στους εχθρούς, στην παρακολούθηση του θηράματος, στην προειδοποίηση κινδύνου και στην αναπαραγωγική συμπεριφορά. Η χλωροφύλλη, η βακτηριοροδοψίνη είναι φωτοσυνθετικές χρωστικές και η αιμοσφαιρίνη και η αιμοκυανίνη είναι χρωμογόνα του αναπνευστικού.
Ιδιότητα προς αλλαγή
Το πιο ενδιαφέρον και μυστηριώδες φαινόμενο είναι η αλλαγή χρώματος ορισμένων ζώων. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φυσιολογική αλλαγή χρώματος. Αυτός ο μηχανισμός είναι πολύπλοκος και συνεχίζει να εκπλήσσει τους επιστήμονες. Αρκετοί εκπρόσωποι διαφόρων φυλογενετικών κλάδων απέκτησαν αυτή την ικανότητα στην πορεία της εξέλιξης. Οι χαμαιλέοντες και τα κεφαλόποδα (χταπόδια και σουπιές) είναι οργανισμοί αρκετά μακριά ο ένας από τον άλλο στην εξελικτική κλίμακα της ζωής, αλλά οι αδιαμφισβήτητοι ηγέτες στην κατάταξη των πιο «μεταβλητών». Αυτό είναι εκπληκτικό, αλλά οι μηχανισμοί λειτουργίας των χρωματοφόρων τους είναι οι ίδιοι.
Πώς το κάνουν
Μερικά κεφαλόποδα, αρθρόποδα, μαλακόστρακα, ψάρια, αμφίβια και ερπετά έχουν κύτταρα που είναι ελαστικά σαν καουτσούκ κάτω από το δέρμα τους. Τα χρωματοφόρα τους έχουν μεμβράνη και είναι γεμάτα με χρώμα, σαν σωλήνες ακουαρέλας. Κάθε τέτοιο κύτταρο σε ηρεμία είναιμια μπάλα, και όταν ενθουσιάζεται, ένας δίσκος που τεντώνεται από ένα πλήθος διαστολέων μυών (διαστολείς). Τεντώνουν το χρωματοφόρο, αυξάνοντας την έκτασή του πολλές φορές, μερικές φορές εξήντα φορές. Και το κάνουν πολύ γρήγορα - σε μισό δευτερόλεπτο. Στα χρωματοφόρα, οι κόκκοι χρωστικής μπορεί να βρίσκονται στο κέντρο ή διάσπαρτοι σε όλο το κύτταρο, μπορεί να είναι πολλοί ή λίγοι. Κάθε διαστολέας συνδέεται με νεύρα με ένα διοικητήριο - τον εγκέφαλο του ζώου. Οι χρωματικές αλλαγές συμβαίνουν υπό την επίδραση δύο ομάδων παραγόντων: των φυσιολογικών (αλλαγές στους περιβαλλοντικούς παράγοντες ή του πόνου) και των συναισθηματικών. Φόβος, επιθετικότητα, συμπάθεια για το αντίθετο φύλο και έντονη προσοχή - όλες αυτές οι συναισθηματικές εμπειρίες αλλάζουν το χρώμα του ζώου.
Κυτταρολογία διαδικασίας
Όταν το ζώο είναι σε ηρεμία, όλοι οι κόκκοι της χρωστικής βρίσκονται στο κέντρο και το δέρμα γίνεται ανοιχτόχρωμο (λευκό ή κιτρινωπό). Είναι αυτό το παγωμένο ποτήρι που μοιάζει με σουπιά με μια μαύρη κηλίδα μιας τσάντας μελανιού. Όταν η σκούρα χρωστική είναι στους κλάδους του χρωματοφόρου, το δέρμα γίνεται σκούρο. Ο συνδυασμός χρωστικών διαφορετικών στρωμάτων και δίνει όλη τη γκάμα των αποχρώσεων. Το πράσινο και το μπλε χρώμα προκύπτουν από τη διάθλαση του φωτός στους κρυστάλλους γουανιδίνης στα ανώτερα στρώματα του δέρματος. Το χρώμα του δέρματος μπορεί να αλλάξει γρήγορα και να καταλάβει ολόκληρο το σώμα ή μέρη του, δημιουργώντας μερικές φορές ένα πολύ περίεργο μοτίβο. Επιπλέον, τα ίδια τα χρωματοφόρα μπορούν να κατέβουν στα βαθιά στρώματα του δέρματος ή να ανέβουν στην επιφάνεια.
Αρχηγός διοικητής - μάτια
Επιστήμονες έχουν δημιουργήσει μια στενή σχέση μεταξύ της όρασης καιαλλαγή χρώματος. Το φως μέσω του οργάνου της όρασης επηρεάζει το νευρικό σύστημα και δίνει σήματα στα χρωματοφόρα. Μερικά τεντώνονται, άλλα συστέλλονται και ταυτόχρονα επιτυγχάνεται η μέγιστη αντιστοίχιση των χρωμάτων κάλυψης. Είναι ενδιαφέρον ότι ακόμη και ένα τυφλό χταπόδι μπορεί να αλλάξει χρώμα - αντιλαμβάνεται επίσης χρώμα με κορόιδα και αν παραμείνει τουλάχιστον ένα, το χταπόδι θα αλλάξει χρώμα. Είναι εκπληκτικό τι παράξενα μοτίβα μπορεί να επαναλάβει στο σώμα του. Υπάρχουν ενδείξεις ότι το χταπόδι μπόρεσε να αναπαράγει το κείμενο της εφημερίδας σε δευτερόλεπτα, που ήταν δίπλα στο ενυδρείο. Και μοιάζει με μυστικισμό.
Μερικά ενδιαφέροντα γεγονότα
Εκτός από την εκπληκτική ικανότητα των χταποδιών και των χαμαιλεόντων να αλλάζουν χρώμα, έχουν και μερικά ακόμα εκπληκτικά χαρακτηριστικά που δεν γνωρίζατε.
Ο εγκέφαλος ενός χταποδιού είναι ο πιο ανεπτυγμένος μεταξύ των ασπόνδυλων. Το μεγαλύτερο χταπόδι ζύγιζε 180 κιλά. Είχε μήκος 8 μέτρα (πιάστηκε το 1945). Μερικά χταπόδια μπορούν να περπατήσουν στη στεριά χρησιμοποιώντας τα πλοκάμια τους.
Ένα από τα πιο δηλητηριώδη ζώα στον πλανήτη είναι ένας βαθύς κάτοικος του Ινδικού Ωκεανού. Μετά το δάγκωμά του, ένα άτομο πεθαίνει μέσα σε 1,5 ώρα. Και δεν υπάρχει αντίδοτο.
Ο μικρότερος χαμαιλέοντας, ο Μαδαγασκάρης Brookesia, έχει μέγεθος μικρότερο από 3 εκατοστά, ενώ ο μεγαλύτερος, ο Μαδαγασκάρης, φτάνει τα 70 εκατοστά σε μήκος. Είναι πρακτικά κωφοί, αλλά θα δουν το μικρότερο έντομο σε απόσταση 10 μέτρων. Η γωνία όρασής τους είναι 360 μοίρες και κάθε μάτι βλέπει τη δική του εικόνα του κόσμου.
