Come cambia colore il camaleonte?

I camaleonti sono noti per essere in grado di cambiare il proprio colore della pelle: ciò è entrato nel linguaggio comune, tanto da coniare il termine “camaleontico” per indicare una persona mutevole, incostante. Tuttavia, i camaleonti sono in grado di cambiare sì il proprio colore, ma non di farlo apposta per mimetizzarsi con l’ambiente circostante.

Ma prima un po’ di ordine: i camaleonti appartengono all’ordine dei rettili, vivono principalmente in Africa e nel Medio Oriente. Due specie molto interessanti e curiose sono il camaleonte di Jackson (Chamaeleo jacksonii), il cui maschio possiede tre escrescenze a forma di corno sul capo, e il camaleonte dal velo dello Yemen (Chamaeleo calyptratus), il cui maschio possiede invece un casco craniale ingrossato.

cjacksonimbmalecu
Camaleonte di Jackson (Chamaeleo jacksonii)
12058
Camaleonte velato dello Yemen (Chamaeleo calyptratus)

Fino a pochi anni fa era del tutto ignoto come cambiassero colore; si pensava che fosse dovuto alla presenza nella pelle di alcune cellule chiamate cromatofori, che tramite dispersione e raggruppamento di organelli contenenti pigmenti chiamati melanosomi, fossero in grado di cambiare integralmente il colore della pelle [2].

Questo si è poi rivelato essere non corretto [1], in quanto i cromatofori giocano un ruolo solo nel determinare la brillantezza o meno del colore, mentre il vero processo che sta alla base del cambiamento di tonalità dei camaleonti è l’interferenza dovuta a particolari strutture chiamate cristalli fotonici.

Ma cos’è l’interferenza?

La luce è composta da onde e quando esse si sovrappongono, come si vede in figura a seconda del ritardo dell’una rispetto all’altra, si può passare da un rinforzo dell’onda complessiva a una completa cancellazione; tale fenomeno prende il nome di interferenza.

Immagine

Se ora consideriamo il risultato della sovrapposizione dell’onda di luce incidente e riflessa dalla superficie di una pallina, si otterrà una figura d’interferenza come quella mostrata in figura, dove il blu e il rosso indicano i punti dello spazio dove si ha un picco o una valle dell’onda complessiva:

Immagine1

Se ora aggiungiamo più palline come in figura, quello che si ottiene è senza dubbio più complicato ma il concetto rimane lo stesso e si può estendere fino a creare quello che in gergo tecnico viene chiamato cristallo fotonico ovvero un aggregato estremamente ordinato e ripetitivo di entità.

Immagine2

L’interferenza creata da questi cristalli dipende fortemente dalle distanze fra gli oggetti infinitamente ripetuti passando dalla totale riflessione,come mostrato in figura, alla propagazione totale all’interno del cristallo.

Tornando ai camaleonti è recentemente stato scoperto [1] che tali rettili possiedono ben due strati sottocutanei che possono essere considerati dei veri e propri cristalli fotonici; lo strato superficiale determina il colore mentre lo strato profondo agisce da vero e proprio termoregolatore in quanto diminuisce la radiazione infrarossa assorbita che altrimenti riscalderebbe troppo il rettile.

Tali strati sono formati da cristalli di guanina di 100nm di diametro (1nm equivale a un miliardesimo di metro) immersi in un contorno citoplasmatico; il primo cristallo fotonico, ossia quello che influenza la tonalità, ha una geometria molto ordinata, mentre il secondo, che consente di moderare la radiazione infrarossa assorbita, presenta una conformazione meno precisa [1].

Ma come cambia effettivamente il colore?

I camaleonti riescono quindi a cambiare colore sfruttando la dipendenza delle proprietà ottiche dei cristalli fotonici dalla distanza fra le entità che li compongono;in particolare nello stato rilassato, dentro lo strato che determina il colore, i cristalli di guanina si dispongono a distanza ridotta, ciò favorisce la riflessione della luce blu che unita alla naturale pigmentazione gialla della pelle dei camaleonti crea il tipico colore verdea cui siamo abituati [1].

Quando si trovano invece in stato di eccitazione ad esempio durante uno scontro o durante un corteggiamento, i cristalli di guanina in breve tempo si distanziano del 30% in più, favorendo la luce a lunghezza d’onda maggiore e cambiando il colore percepito dal verde al giallo-arancione [1]. Di conseguenza il cambiamento cromatico è principalmente dovuto a uno stato emotivo particolare, e non alla necessità di mimetizzarsi con l’ambiente, come spesso si crede.

Immagine3

Bene ora facciamoci gli applausi tutti insieme.

Testo a cura di Antonio Perri e Stefano Bertacchi

[1] Teyssier, J. et al. Photoniccrystals cause activecolourchange in chameleons. Nat. Commun. 6:6368 doi: 10.1038/ncomms7368 (2015).

[2]Taylor, J. D. & Hadley, M. E. Chromatophores and color change in the lizard, AnoliscarolinensisZ.Zellforsch. Mikrosk. Anat. 104, 282–294 (1970).

Credits immagini

http://www.californiaherps.com/lizards/pages/c.jacksonii.html

http://www.biolib.cz/en/image/id12058/

Ulteriori approfondimenti

Oggiscienza: http://oggiscienza.it/2015/03/18/quando-i-camaleonti-nel-loro-piccolo/

Galileo net: http://www.galileonet.it/2015/03/cosi-i-camaleonti-cambiano-colore/

Us and culture: https://usandculture.wordpress.com/2015/02/09/i-camaleonti-cambiano-davvero-colore-per-mimetizzarsi/

Video National Geographic: https://www.youtube.com/watch?v=KJtaIqahi3I

Rispondi

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: