Panterkameleons veranderen in slechts twee minuten van groen naar felgeel of knalrood. Maar veranderen ze eigenlijk wel echt van kleur? Blijkbaar niet, laten experimenten zien. Ze gebruiken kristalachtige spiegels om kleuren te reflecteren.
Wetenschappers dachten lange tijd dat kameleons pigmenten in hun huid gebruiken om van kleur te veranderen. De aanname was dat speciale huidcellen (chromatoforen) blauwe, gele, rode en witte pigmenten bevatten. Die zouden door uitzetten en krimpen specifieke kleurcombinaties vormen. Nu blijkt echter dat kameleons een veel slimmere methode gebruiken: ze herschikken kleine kristallen in hun huid om verschillende golflengtes van licht te reflecteren. ‘In essentie werken de kristallen als selectieve spiegels’, legt evolutiebioloog Michel Milinkovitch uit. Het team van Milinkovitch aan de universiteit van Genève deed de ontdekking.
Een miljoen kristallen
Het onderzoeksteam bekeek de huid van kameleons onder de microscoop. Ze vonden dat de huidcellen kristallen van guanine bevatten. Guanine is een van de vier moleculen in DNA die basenparen vormen in de dubbele helixvorm van DNA. De kristallen zijn opgesteld in een sterk regelmatig raster in elke cel.
‘Invasieve exoten bestrijden doet meer kwaad dan goed’
Het is doorgaans geen goed idee om invasieve exoten te bestrijden, stelt Menno Schilthuizen. Daarmee vertraag je het natuurlijke proces.
Vervolgens liet het team zien dat de kristallen in theorie elke mogelijke kleur kunnen reflecteren door de afstand ertussen te vergroten of verkleinen. Hiervoor gebruikten ze computersimulaties.
Dicht bij elkaar reflecteren de kristallen de kleur blauw omdat blauw licht een korte golflengte heeft. Kleuren met andere golflengtes konden voorbij de kristallen. Naarmate ze de afstand tussen de kristallen vergrootten, reflecteerden ze de golflengtes van eerst geel en daarna rood.
Vervolgens testten ze op kleine huidmonsters of dit mechanisme ook echt de kleurveranderingen veroorzaakt. Het team van Milinkovitch doopte de huidmonsters in zoutoplossingen van verschillende concentraties. Daarmee konden ze de huid op laten zwellen of laten krimpen, zodat de afstand tussen de guaninekristallen groter of kleiner werd.
De huidcelmonsters reageerden precies zoals de voorspellingen van de computersimulaties. ‘De veranderingen in kleur in de simulaties kwam exact overeen met de kleur van de echte huidcellen’ zegt Milinkovitch. ‘Dus tot onze grote verbazing bleek het een volledig ander mechanisme dan we lange tijd dachten.’
Ook ontdekte het team dat vrouwtjes en jonge kameleons – die niet van kleur kunnen veranderen – niet de huidcellen met guaninecellen bezitten.
Fascinerend stukje werk
Milinkovitch wil verder gaan onderzoeken hoe precies kameleons de kleurveranderingen in gang zetten. Hij vermoedt dat het gebeurt door de huidcellen op te laten zwellen, net zoals in de experimenten met zoutoplossingen. Maar wellicht doen kameleons het door aan de cellen te trekken en ertegen te duwen.
Chemicus Ian Manners van de universiteit van Bristol ontwikkelt sensoren en schermen op basis van een soortgelijk systeem. ‘Dit is een fascinerend stukje werk. Het is opmerkelijk om te zien dat de natuur al hele efficiënte oplossingen heeft bedacht’, vertelt Manners. ‘Deze resultaten laten prachtig zien hoe de natuur vaak problemen oplost met een slim ontwerp in plaats van met complexe moleculaire systemen.’