H Головоногие моллюски и их способность менять цвет в черновиках

Многие головоногие моллюски (цефалоподы) могут изменять цвет своего тела. Это умеют делать осьминоги, каракатицы и некоторые другие представители класса. Тело цефалопод характеризуются двусторонней симметрией. Также у головоногих 8, 10 или больше щупалец вокруг головы. Они развились из обычной «ноги», которая есть у многих других «родственников» моллюсков этого класса. Распространены головоногие широко, живут, преимущественно, в придонном слое морей и океанов.

Наружной раковины у них нет (кроме наутилусов), а тело состоит из головы и туловища (в основном, это «ноги») откуда и произошло название класса. Интересным моментом является то, что у головоногих моллюсков очень хорошо развито зрение. Глаза их по строению и принципу работы похожи на глаза позвоночных. Правда, развивались органы зрения этих моллюсков и позвоночных независимо друг от друга, сходство здесь чисто конвергентное. Кстати, глаза моллюсков-цефалопод имеют прямое отношение к способности этих животных изменять цвет, о чем будет сказано ниже.

Что касается изменения цвета тела, то каракатицы и другие представители головоногих обладают этой способностью благодаря специфическому строению тканей, покрывающих тело животных. В основном, это специализированные клетки. Их несколько типов, среди которых стоит выделить следующие:

Хроматофоры. Этот тип клеток представляет собой эластичную капсулу, внутри которой находится пигмент. Кроме того, к капсуле прикреплено несколько десятков мышечных волокон. Когда срабатывает мышца, она растягивает капсулу, вследствие чего она увеличивается в размере. Цвет тела животного зависит от цвета увеличившихся в размере хроматофор. Хамелеон тоже умеет менять цвет, и в этом процессе задействованы хроматофоры. Но у головоногих хроматофоры имеют нервные окончания, чего нет у хамелеонов. Благодаря этому удается с большей точностью контролировать поведение таких клеток.



«Мышцы, которые крепятся к клетками, фактически выжимают их. В итоге можно видеть много цветов. Когда осьминог расслабляется, пигментная клетка трансформируется в сферическую, и цвет ее не виден», — говорит Джейсон Хайкенфельд, специалист, изучавший механизм изменения цвета головоногими моллюсками.

Иридофоры. Такое название получили структуры, принцип действия которых похож на принцип действия дифракционной решетки. Глядя в микроскоп, можно видеть, что иридофоры похожи на стопки пластинок. Стоит отметить, что у насекомых и некоторых видов птиц (колибри, павлины) радужные цвета — следствие дифракции. В зависимости от точки, где находится наблюдатель, он видит разные цвета, которые получили название структурных. Как уже показано выше, такой цвет зависит от структуры элементов покрытия тела животного, а не от пигмента.

Лейкофоры. Еще одна группа клеток, которая схожа внешне с иридофорами. Но на этом схожесть и заканчивается. Дело в том, что лейкофоры не преломляют свет, а отражают его. Эти клетки тоже плоские, а их цвет зависит от окружающего света. Например, если на тело животного падает белый свет, то он и будет отражаться. Соответственно, в текущих условиях животное будет практически незаметным.

Фотофоры. А эти клетки не преломляют, отражают или поглощают свет. Они его излучают, причем генерируют свет фотофоры самостоятельно. В этом случае задействована биолюминесценция или хемилюминесценция. А в некоторых случаях речь идет и о биолюминесценции, источник которой — бактерии-симбионты. Биолюминесцировать могут не все головоногие. Те, кто умеет это делать, светятся, например, с нижней стороны — это делается для маскирования своей тени от хищников, находящихся ниже. Кроме того, биолюминесценция используется головоногими для привлечения внимания особей противоположного пола, для коммуникаций или заманивания добычи.



Здесь есть один любопытный факт: у большинства представителей класса цефалопод черно-белое зрение. Каким образом тогда эти животные изменяют свою окраску в соответствии с цветовым фоном окружающей среды? Американские ученые во главе с Александром Стаббс и Кристофером Стаббсы выяснили, что источник информация о цвете окружающих моллюска предметов и среды — хроматическая аберрация глаз. Речь идет о разном преломлении световых лучей в зрительных органах в зависимости от длины волны. Головоногие моллюски могут «настраиваться» на определенные световые волны, что позволяет им опознавать цвет. Принцип действия такого механизма похож на фокусировку камеры при настройке четкости кадра.

Практическое применение

Ученые долгое время изучают цветовую адаптацию головоногих на местности, надеясь создать аналогичную технологию. Скрываться на местности с такими способностями? Нет ничего проще.

Хотя есть и другое применение идее, подсказанной природной. Например, цветная электронная бумага работает примерно по тому же принципу, что и кожа головоногих моллюсков или же хамелеонов. Но здесь вместо мускулов для работы с пигментами используются электрические поля. Если подвести к пигментным молекулам цветной электронной бумаги электрический ток, то эти молекулы станут невидимыми, спрятавшись в специфические углубления. Если напряжение убрать, молекулы станут заметными. Есть и еще одна разновидность электронной бумаги, которая основана на фотонно-кристаллических чернилах. У такой бумаги специфическая структура, отражающая свет.

По мнению ряда специалистов, сейчас цветная электронная бумага уже превзошла свой природный аналог — кожу хамелеонов и головоногих моллюсков. Она может изменить цвет гораздо быстрее, чем живая молекула.