Znajdź zawartość

Samce australijskich koników polnych Kosciuscola tristis zmieniają kolor powierzchni ciała w odpowiedzi na zmianę temperatury zewnętrznej. Gdy robi się cieplej niż 15 st. Celsjusza, owad przestaje być czarny i zabarwia się na turkusowo. Naukowcy wiedzą o tym od trzydziestu kilku lat, ale dzięki ostatnim badaniom Kate Umbers z Macquarie University wiemy dokładnie, co, w jakich warunkach i dlaczego się dzieje. W serii eksperymentów Australijka oceniała wpływ temperatury otoczenia, pory dnia i temperatury wnętrza ciała na kolor samców K. tristis. Okazało się, że koniki kameleonie zmieniają barwę głównie w odpowiedzi na temperaturę otoczenia i że przejście od czarnego do turkusowego zachodzi 10-krotnie szybciej niż od turkusowego do czarnego: pierwsza z przemian dokonuje się w ciągu 38 min, a druga aż w ciągu 6,5 godz. Co ważne, zmiana koloru jest niezależna od temperatury wewnętrznej, ponieważ temperatura ciała zmienia się dużo prędzej (w ciągu 10 minut), a zmiana koloru przebiega we własnym, znacznie wolniejszym tempie. Tylko samce K. tristis potrafią szybko i odwracalnie zmienić kolor. To bardzo rzadka umiejętność w świecie owadów. Przemiana zaczyna się przy 15°C, a powyżej 25 stopni konik jest już całkowicie turkusowy. Przy pośrednich wartościach temperatury jest częściowo czarny, częściowo zielonobłękitny. Umber wykorzystywała koło barw, które pozwalało jej dokładnie ocenić barwę owadów. Histologia różnych faz ubarwienia koników jest znana od 1975 r. W fazie turkusowej gęsta warstwa silnie odbijających promienie mikroskopijnych granulek o średnicy 0,17 mikrometra znajduje się w dystalnej części komórek oskórka (te ziarna są przezroczyste). Pod spodem leży warstwa większych ciemnobrązowych ziaren o średnicy 1 μm. W fazie czarnej następuje odwrócenie warstw i jądro komórkowe zostaje wyniesione nad błonę podstawną, na której wcześniej spoczywało. W fazach przejściowych granulki znajdują się w pozycjach pośrednich. Transport ziaren zachodzi za pośrednictwem mikrotubul. W pogodne dni K. tristis stają się turkusowe po 2-3 godzinach od świtu i zaczynają się robić czarne późnym popołudniem. Noc spędzają w formie czarnej. Badanie wykazało, że oddzielone od reszty ciała fragmenty konika zmieniały kolor tak jak owad jako całość, od początku wiadomo więc było, że proces nie może być kontrolowany przez hormony czy mózg. Szybko okazało się, że wszystko rozgrywa się w oskórku. Co ciekawe, samice dysponują tym samym mechanizmem co samce, ale właściwie go nie wykorzystują, ponieważ w upale stają się co najwyżej nieco jaśniejsze. Ponieważ temperatura wewnętrzna nie idzie w parze ze zmianą koloru, nie o termoregulację w tym wszystkim chodzi. O co zatem? Skoro coś pojawia się u jednej płci, a u drugiej nie, wyjaśnieniem może być seks i rozmnażanie. Umbers zauważyła, że samce w fazie turkusowej stają się agresywne. Gdy napotykają wtedy innego samca, zaczyna się zacięta walka z tarzaniem i gryzieniem. Gromady samców zbierają się w okolicy samicy, gdy ta składa jaja. W świetle uzyskanych wyników Umbers uważa, że turkusowy sygnalizuje agresję i siłę fizyczną. Samce o jaskrawszym odcieniu odstraszają bledszych konkurentów. Australijka zauważyła, że walczące samce mają podobny stopień jaskrawości, równy bije się zatem z równym.

Dzięki najnowszym osiągnięciom techniki już wkrótce inżynierowie nie będą musieli domyślać się, czy jakaś konstrukcja wytrzyma jeszcze 20 czy 30 lat eksploatacji. Molekuła zwana mechanoforem zmienia kształt, a wraz z nim i kolor na czerwony, w momencie gdy przerwaniu ulega jedno z jej czterech wiązań. Samej molekuły nie uda się wykorzystać, jednak naukowcy wpadli na pomysł, by dołączać ją do długiego łańcucha polimerowego. Polimer z kolei można dodawać do różnych materiałów. Już wcześniej uczeni eksperymentowali z molekułami zmieniającym kolor wskutek uszkodzenia, jednak nigdy nie udało się tego zrobić w ciałach stałych. Teraz istnieje nadzieją, że dodanie polimeru z mechanoforem np. do stali z której zbudowany jest most czy też pokrycie konstrukcji warstwą farby z mechanoforami, wskaże miejsca ulegające uszkodzeniom. Zanim jednak powstaną konstrukcje z mechanoforami, przed naukowcami jeszcze wiele pracy. Muszą zbadać, jak długotrwałe wystawienie na światło słoneczne wpływa na czytelność sygnałów z uszkodzonych mechanoforów i czy zmiany ich kolorów są długotrwałe na tyle, by zostały zauważone.