Wie ändern Tintenfische ihre Farbe?

Tintenfische könnten die ultimativen Verrückten der Natur sein:Sie haben matschige Körper, die sich durch winzige Ritzen quetschen können; acht mit Saugnäpfen bedeckte Arme, die nachwachsen können; drei Herzen, die blaues Blut pumpen (reich an Kupfer ) durch ihre Adern; und massive, Donut-förmige Gehirne, die ihnen im Vergleich zu anderen Wirbellosen eine überlegene Intelligenz verleihen. Aber die beeindruckendste Eigenschaft von Tintenfischen ist wohl ihre Fähigkeit, schnell die Farbe zu ändern und sich in ihre Umgebung einzufügen und sich nach Belieben zu tarnen.

Tarnung ist eine wichtige Fähigkeit, die fast alle Kopffüßer gemeinsam haben – eine Gruppe wirbelloser Meerestiere, zu der auch Tintenfische und Tintenfische gehören – aber Tintenfische haben es auf eine ganz andere Ebene gebracht. Diese Tiere haben die höchsten Auflösungsmuster aller Kopffüßer und zeigen einige der schnellsten Farbübergänge im gesamten Tierreich. (Es gibt etwa 300 Krakenarten in der Ordnung Octopoda. In diesem Artikel wird der Begriff „Kraken“ verwendet, um allgemeine Trends in der gesamten Gruppe zu beschreiben, aber nicht jede Art ist in der Lage, ihre Farbe zu ändern, und die von ihnen verwendeten Tarnmechanismen können variieren .)

Die Beherrschung der Tarnung durch Oktopusse hat Forscher seit Beginn der Wissenschaft selbst verwirrt. Vor etwa 2.400 Jahren notierte Aristoteles, der antike griechische Philosoph, der oft als einer der Gründerväter der modernen Wissenschaft gilt, detaillierte Beobachtungen der Oktopustarnung – die erste bekannte Person, die dies tat, war Leila Deravi, eine Biochemikerin an der Northeastern University in Massachusetts der die Tarnmechanik von Oktopussen studiert, sagte Live Science. Aber obwohl die Oktopus-Tarnung „seit Jahrhunderten untersucht und beobachtet wurde, wurden bis vor kurzem nicht viele Entwicklungen gemacht“, sagte sie.

Hier ist der Grund:Die Farbänderung bei Kopffüßern ist ein komplexer Prozess, an dem viele verschiedene mikroskopische Komponenten beteiligt sind. Dies mache es „fast unmöglich“, genau zu beantworten, wie es funktioniert, sagte Deravi. In den letzten Jahrzehnten habe es die Spitzentechnologie jedoch den Forschern ermöglicht, die einzelnen Komponenten der Kopffüßer-Tarnung „auseinander zu nehmen“ und beginne nun zu verstehen, wie sie funktionieren, sagte sie.

Was bewirkt, dass ein Oktopus seine Farbe ändert?

Tintenfische können Farbtöne verändern, weil sie Chromatophoren haben – winzige Organe, die die Farbe wechseln und über die Haut eines Tintenfischs verteilt sind.

Im Herzen jedes Chromatophors befinden sich winzige Beutel, die mit Nanopartikeln eines Pigments namens Xanthommatin gefüllt sind, sagte Deravi. Die Pigmentsäckchen sind von einer elastischen Matrix umgeben, die wiederum mit Muskelzellen verbunden ist, die den Sack in einer spitzen Sternform umgeben, fügte sie hinzu. Wenn sich diese Muskelzellen zusammenziehen, dehnt sich der Pigmentsack aus, wodurch mehr Licht in die Zelle eindringen und von den Xanthommatin-Partikeln reflektiert werden kann. Da Xanthommatin bestimmte Wellenlängen oder Farben des sichtbaren Lichts absorbiert, hat das Licht, das es aus dem Chromatophor zurückreflektiert, eine andere Farbe als das Licht, das zuerst in die Zelle eingedrungen ist.

Es gibt drei Schichten von Chromatophoren in der Haut eines Oktopus, und jede Schicht enthält Xanthommatin-Partikel, die eine andere Farbe reflektieren. Die obere Schicht erzeugt eine gelbe Farbe, die mittlere Schicht reflektiert eine rote Farbe und die untere Schicht erzeugt eine braune Farbe, sagte Deravi. Tintenfische können diese Farben kombinieren, indem sie die Form der Chromatophoren in jeder Schicht ändern, was es den Kopffüßern ermöglicht, eine breite Palette von Farbtönen zu erzeugen.

Jeder einzelne Chromatophor, von denen es je nach Größe der Art Zehntausende oder sogar Millionen geben kann, wird mit direkten neuronalen Signalen aus dem Gehirn des Oktopus gesteuert, die bewirken, dass sich die Muskeln um den Beutel herum zusammenziehen oder entspannen und seine Form ändern. "Es ist genau so, wie Sie Ihren Bizeps beugen würden, Ihr Gehirn signalisiert, sich zu beugen, und es beugt sich", sagte Deravi. „Mit den Chromatophoren signalisiert das Gehirn [des Tintenfischs], diese Muskeln zu ziehen, um diese Säcke zu öffnen“, was dann die Farbe der Haut verändert.

Der folgende Instagram-Post zeigt Tintenfisch-Chromatophoren, die sich im Takt des Songs „Insane in the Brain“ der Band Cypress Hill zusammenziehen und entspannen. In diesem Szenario werden die Schwingungen der Musik von den Chromatophor-Muskeln als neuronale Signale fehlinterpretiert.

Chromatophoren sind nicht die einzigen Strukturen, die an der Farbwechselpartei beteiligt sind. Zusätzliche Organe, die als Iridophoren und Leukophore bekannt sind, in der Haut bestimmter Tintenfischarten können dazu beitragen, die von ihnen erzeugten Farben zu verstärken oder zu verändern.

Iridophoren sind etwas größer als Chromatophoren und tragen dazu bei, die leuchtenderen und metallischeren Farben der Tintenfische zu erzeugen. Iridophoren enthalten ein Protein namens Reflectin, das sich in den Iridophoren ansammelt, um einen spiegelähnlichen Effekt zu erzeugen, laut einer Studie aus dem Jahr 2018, die in der Zeitschrift IOP Science veröffentlicht wurde . Leukophore haben eine ähnliche Größe wie Chromatophore, haben aber anstelle von Xanthommatin spezielle weiße Pigmente, die Licht streuen oder brechen und helfen, den Kontrast und die Helligkeit von Farben zu kontrollieren, sagte Deravi. Sowohl Iridophore als auch Leukophore werden durch neuronale Signale aus dem Gehirn expandiert und kontrahiert, genau wie Chromatophore.