Хамелеон и нанокристаллы | Caméléon et nanocrystaux

Уютно расположившийся на ветке, ничем не обеспокоенный хамелеон радует глаз окраской, в которой преобладает зеленый цвет, позволяющий ему сливаться с окружающей листвой. Если же ситуация меняется – появляется самка или самец-конкурент, – то на коже хамелеона можно наблюдать соответствующие переливы.

Природные механизмы этих процессов смогла подробнее объяснить группа ученых Женевского университета (UNIGE) под руководством профессора отделения генетики и эволюции Мишеля Милинковича и главы отделения квантовых материалов Дика ван дер Мареля.

До настоящего времени были известны механизмы перехода хамелеона к более темной окраске, а теперь исследователи разобрались и в особенностях чередования ярких цветов. Сделали они это на примере пантерового хамелеона (Furcifer pardalis), который любит теплый и влажный климат, встречается на острове Мадагаскар и расположенных неподалеку островах Святой Марии, Носи-Бе и Носи Мангабен. Любопытная особенность этого вида состоит в том, что в дикой природе срок его жизни составляет 1-2 года, в то время как в неволе рептилия может прожить более 4 лет. В целом, хамелеоны составляют группу  игуанообразных, появившихся в Африке около 90 миллионов лет назад.

Пантеровый хамелеон относится к видам, способным менять окраску в течение одной-двух минут. В коже хамелеонов имеются пигменты коричневого, красного и желтого цвета. Кроме того, хамелеон способен создавать «структурные цвета» без участия пигментов, «за счет интерференции света. Такие цвета «проявляются» на коже благодаря взаимодействию между разными волнами спектра и наноскопическими кристаллами гуанина (азотистого основания, входящего в состав нуклеиновых кислот), присутствующими в коже хамелеона, - пояснил Мишель Милинкович. – Нанокристаллы расположены в клетках, именуемых иридофорами, которые благодаря кристаллам способны избирательно отражать часть видимого солнечного спектра», что и способствует появлению ярких цветов на коже многих рептилий.

Когда хамелеон отдыхает, нанокристаллы в верхнем слое иридофоров образуют плотную сеть, которая отражает волны голубого цвета. А если ящерица приходит в волнение, то сеть нанокристаллов «расслабляется», что делает возможным отражение желтого и красного цветов. Описанный механизм представляет собой уникальный пример самоорганизующейся оптической системы, которая контролируется животным-хозяином.

Под первым слоем иридофоров находится еще один, кристаллы в этих клетках более крупные и «не так четко расположены», но «способны отражать значительную часть инфракрасного излучения», - отметил Мишель Милинкович. Этот слой предохраняет рептилию от перегрева под солнцем южных широт.

Вдохновленные успехом ученые намерены продолжить изучение нанокристаллов в клетках хамелеона, желая лучше понять управляющие ими механизмы и развитие «кристаллических» слоев.