Mr. Science, firwat kënnen Déieren ewéi Chamäleonen, Séipäerdercher oder Tëntefësch hir Faarf änneren? Bréngt dat hinnen iergendeng Virdeeler?

AdobeStock/Jan

E Panther-Chamäleon (Furcifer pardalis) bei Ambilobe am Madagaskar.

Et gi verschidde Grënn, firwat Déieren hir Faarf änneren, meeschtens ass et eng Iwwerliewensstrategie. D'Fäegkeet, hir Faarf ze wiesselen, hëlleft den Déieren, sech ze tarnen, Raubdéieren ofzeschrecken, zesummen ze kommunizéieren an esouguer Partner unzelackelen. Tëntefësch an Oktopussen zum Beispill kënnen hir Faarf blëtzschnell, a Brochdeeler vu Sekonne wiesselen. Si kënnen also hiert Ausgesi bal vun engem Moment op deen aneren änneren a sech esou viru Feinde schützen oder mat aneren Tëntefësch kommunizéieren.

Wéi fonctionéiert de Faarfwiessel da genee?

Mr. Science: D'Faarfverännerung ass duerch spezialiséiert Zellen, d'Chromatophoren, méiglech. Dës Zelle enthale ënnerschiddlech Pigmenter, déi fir verschidde Faarwe verantwortlech sinn. Zum Beispill Melanin fir déi donkel Téin ewéi Schwaarz oder Brong. Carotinoiden dogéint suerge fir gielzeg bis rout Faarftéin. Aner Pigmenter kënne Liicht reflektéieren a generéieren esou hell Faarwen ewéi Wäiss, Sëlwer oder Blo. Wann d'Déieren hir Chromatophoren ausdeenen oder zesummenzéien, verschibe sech d'Pigmenter. An doduerch ännert sech och d'Faarf vun hirer Haut.

Dat mussen d'Déieren awer iergendwéi steieren, oder?

Jo, dëst Phenomeen ass duerch e komplext Zesummespill vun hormonellen an neuronale Signaler gereegelt. Tëntefësch an Oktopussen steieren hir Hautfaarf iwwer Nervesignaler. Dat erméiglecht eng extreem séier Ëmverdeelung vun de Pigmenter an de Chromatophoren an dofir kënnen des Mieresdéieren immens séier hir Faarf änneren. Bei Chamäleonen dauert et méi laang, vun e puer Sekonnen bis zu iwwert enger Minutt. Bei aneren Déieren, ewéi Amphibien a verschiddene Fësch, sinn hormonell Signaler bedeelegt. Se bewierken e luesen, awer ëmmer nach effikasse Faarfwiessel.

An da gëtt et jo och Faarfwiesselen, déi weesentlech méi lues oflafen – iwwer Deeg oder Wochen …

Mr. Science: Jo, bei verschiddenen Déiere verännert d'Faarf sech, wa se hir Haut ofwerfen oder wärend der Entwécklung vun den Déieren. Dat ass beispillsweis bei Krabben a verschiddene Raupen de Fall. D'Faarfverännerung dauert dann, wéi s du sees, Deeg oder esouguer Wochen. Domat verbonne si gréisser Verännerungen am Ausgesi vum Déier – well d'Ëmgéigend vum Déier sech verännert oder well et an eng aner Phas vu sengem Liewenszyklus kënnt. Et passt sech also faarflech dorun un.

Léisst sech d'Wëssen iwwer de Faarfwiessel vun den Déieren net och fir technesch Zwecker benotzen?

Mr. Science: Dach, an esouguer ganz gutt! Den Déieren hir Fäegkeet, hir Faarf ze änneren, ass Inspiratioun a Virbild fir Wëssenschaftler bei der Entwécklung vu Materialien, déi hir Faarf ännere kënnen. Ee Beispill dofir si Kristallen, déi Liicht steieren an déi an eng upassungsfäeg Tarnkleedung fir d'Militär agebaut ginn. Oder speziell Fasere fir d'Moud: Domat loosse sech raffinéiert Kleedungsstécker entwerfen, déi hir Faarf kënnen änneren. Doru fuerscht och d'Ekipp vum Professer Jan Lagerwall op der Uni Lëtzebuerg!

Wëssenschaftler erfuerschen awer och, wéi Materialien, déi Liicht steieren, an der Medezin agesat kéinte sinn, zum Beispill, fir Krankheeten ze diagnostizéieren. Et bleift also spannend an der Fuerschung!

Faarfwiessel bei Chamäleonen

Chamäleone si Meeschteren a Saachen Tarnung. Se si bekannt fir hir Fäegkeet, d'Faarf vun hirer Haut ze veränneren. Se kommen esouguer an engem Ausdrock vir: Eng Persoun, déi sech séier a meeschtens op eng opportunistesch Aart a Weis upasst, bezeechent ee jo och als Chamäleon. Dat gëtt dëse Meeschtere vum Faarfwiessel awer guer net gerecht.  Hir Faarfverännerunge ginn duerch en héichkomplexe System vu spezialiséierten Zellen an der Haut erméiglecht. Déi gi Chromatophoren, Iridophoren a Guanophoren genannt.

D'Chromatophore sinn déi baussenzegst Hautzellen. Si enthale Pigmenter a generéiere primär Faarwen ewéi Giel a Rout. Dorënner leien d'Iridophoren, déi mat Kristallen, déi Liicht reflektéieren, gefëllt sinn. Dës Kristalle kënne Blo an aner hell Faarwe generéieren, andeem se d'Liicht briechen. Nach méi déif an der Haut fënnt een d'Guanophoren, déi fir hir Fäegkeet, Wäiss ze reflektéieren, bekannt sinn.

Dat Besonnescht un de Chamäleonen ass, datt se déi raimlech Unuerdnung vun de Kristallen an den Iridophoren aktiv verännere kënnen. Dës Upassung vun de Kristallofstänn beaflosst d'Liichtbriechung an domat de siichtbare Faarfspektrum – also d'Faarf vun der Haut. D'Chamäleone steieren dës Upassungen duerch hormonell an neuronal Signaler – a se reagéieren esou op verschidden Ëmweltreizer ewéi Liicht, Temperatur oder Stress. Dës Fäegkeet erméiglecht et Chamäleonen, eng Hellewull vu Faarwen duerzestellen a sech domat effikass ze tarnen, ze dreeën oder ze kommunizéieren.

 

Faarweblann Oktopussen

Déi meescht Oktopusse an Tëntefësch si faarweblann. Wéi kréien si dat dann hinn, hir Faarf un den Hannergrond unzepassen? Dat wëssen d'Fuerscher bis haut nach net genee, mee si mengen, datt d'Oktopussen e puer Tricker hunn:

  • Hier gutt entwéckelt Aen kënnen Ënnerscheeder an der Liichtintensitéit erkennen, an och d'Aart a Weis wéi Liicht sech krëmmt (Polarisatioun). Doduerch kënne se d'Hellegkeet oder Schieder a souguer Struktur an hirem Ëmfeld gutt aschätzen. Hire komplexen Nervesystem interpretéiert des Informatiounen a setzt se duerch d'Steierung vun hire Chromatophoren em.
  • Oktopussen hunn en dezentraliséierten Nervesystem, et ass quasi wéi wa si an all Aarm e Mini-Gehier hätten. Dës "Aarm-Gehierer" spille wahrscheinlech och eng Roll bei der Koordinéierung vun de Faarfännerungen an hirem Kierper.

Faarweg Virdeeler

De Faarfwiessel bei Déiere bitt vill Virdeeler, déi hinnen d'Iwwerliewen an d'Reproduktioun an hirer natierlech Ëmgéigend erliichteren. Dës Upassungsfäegkeet huet verschidden ekologesch a sozial Funktiounen.

Tarnung: Vill Déiere benotzen de Faarfwiessel, fir sech faarflech un hir Ëmgéigend unzepassen. Esou kënne se sech virun Déiere verstoppen, déi hannert hinnen hier sinn, oder komme selwer onbemierkt un déi Déieren erun, déi se am Viséier hunn. Beispillsweis kënne Plattfësch ewéi de Rubbel (op Däitsch: Flunder) hir Faarf änneren, fir sech dem Mieresbuedem unzepassen. An engem sandege Beräich täuscht de Rubbel déi hell, käreg Textur vum Sand vir. An engem stengegen Ëmfeld hëlt en dogéint e gesprinselt Ausgesinn un, dat d'Kiselsteng imitéiert. Esou ass e fir Raubdéier schwéier ze erkennen.

Kommunikatioun: Faarfännerunge ginn och benotzt, fir mat Aartgenossen ze kommunizéieren, besonnesch wärend der Zäit, wou se sech pueren. Chamäleonen zum Beispill signaliséieren duerch Faarfverännerungen hir Bereetschaft, sech ze pueren oder Aggressioun géigeniwwer Rivalen.

Thermoregulatioun: Verschidden Déieren ewéi Chamäleonen änneren hir Faarf, fir d'Hëtztopnam ze reguléieren. Doduerch, datt se hir Haut ophellen, kënne se méi Sonneliicht reflektéieren a sech ofkillen, wärend méi donkel Faarwen hëllefen, méi Wäermt opzehuelen.

Schutz virun UV-Schied: Déieren, dorënner verschidde Fräschenaarten, änneren hir Hautfaarf, fir sech virun ultravioletter Stralung ze schützen, andeem se méi melaninräich a méi donkel Faarwe weisen, wa se méi enger staarker UV-Stralung ausgesat sinn.

Auteur: scienceRELATIONS/Hannes Schlender
Éditeur: Michèle Weber (FNR)
Iwwersetzerin: Nadia Taouil (t9n)

Infobox

Quellen

https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822%2807%2901138-4.pdf

Russell A. Ligon, Kristen L. McCartney, Biochemical regulation of pigment motility in vertebrate chromatophores: a review of physiological color change mechanisms, Current Zoology, Volume 62, Issue 3, 1 June 2016, Pages 237–252, https://doi.org/10.1093/cz/zow051

Duarte RC, Flores AAV, Stevens M. 2017 Camouflage through colour change: mechanisms, adaptive  value and ecological significance. Phil. Trans. R. Soc. B 372: 20160342. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2016.0342

Qiao Y, Meng Z, Wang P and Yan D (2021) Research Progress of Bionic Adaptive Camouflage Materials. Front. Mater. 8:637664. doi: 10.3389/fmats.2021.637664  

B. Gauvreau, N. Guo, K. Schicker, K. Stoeffler, F. Boismenu, A. Ajji, R. Wingfield, C. Dubois, and M. Skorobogatiy, "Color-changing and color-tunable photonic bandgap fiber textiles," Opt. Express 16, 15677-15693 (2008) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18825206/

Teyssier, J., Saenko, S., van der Marel, D. et al. Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nat Commun 6, 6368 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms7368

Derya Akkaynak, Liese A. Siemann, Alexandra Barbosa and Lydia M. Mäthger (2017). Changeable camouflage: how well can flounder resemble the colour and spatial scale of substrates in their natural habitats? Royal Society Open ScienceVolume 4, Issue 3. https://doi.org/10.1098/rsos.160824

Aspengren, S., Sköld, H.N. & Wallin, M. Different strategies for color change. Cell. Mol. Life Sci. 66, 187–191 (2009). https://doi.org/10.1007/s00018-008-8541-0

Teyssier, J., Saenko, S., van der Marel, D. et al. Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nat Commun 6, 6368 (2015). https://doi.org/10.1038/ncomms7368

 

Mr Science op RTL RADIO

Dëse Reportage gouf an Zesummenaarbecht mat RTL Radio ausgeschafft an op der Antenne vun RTL Radio diffuséiert. All zweet Woch présentéiert de Mr Science op RTL Radio wat fir eng Fuerschung hannert Objeten aus dem Alldag stécht. All d’Emissioune fënns du hei: http://radio.rtl.lu/emissiounen/science/.