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¿Cómo les indican los camaleones a las células que cambien de color?

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He leído sobre cómo pueden cambiar de color, pero ¿hay literatura sobre el proceso de señalización química que utilizan para hacerlo? Leí que podría ser una combinación de hormonas y neurotransmisores, pero no pude encontrar información específica sobre los receptores o los mecanismos químicos.


Como dijo @dblyons, no ha habido mucha investigación (bioquímica) sobre los camaleones. Por lo tanto, aún no se comprende la parte exacta del mecanismo que está buscando. Sin embargo, recientemente hemos atrapado el extremo ancho del palo. Los camaleones no tienen células especiales para el color, su piel completa tiene una capa de pigmentos (iridóforos dérmicos) que los ayuda a cambiar de color. Vea este (o este) artículo:

La piel del camaleón tiene una capa superficial que contiene pigmentos, y debajo de la capa hay células con cristales de guanina. Los camaleones cambian de color al cambiar el espacio entre los cristales de guanina, lo que cambia la longitud de onda de la luz reflejada en los cristales, lo que cambia el color de la piel.

Estos cristales de guanina son en realidad como espejos incoloros, pero al cambiar la distancia entre estos cristales, se puede cambiar la longitud de onda de la luz absorbida (y reflejada). Es bastante similar a cómo el color del ozono cambia de azul pálido en gas a violeta-negro en forma sólida. Sin embargo, aún no se sabe cómo los camaleones desencadenan este cambio en la distancia de los cristales.

Así es como funcionan estas celosías de cristal: fuentefuente

Así es como se ve un cristal de guanina ((a) es guanina):

También puede ver un buen video en tiempo real de los cristales de guanina cambiando el color del camaleón aquí.

La parte de la piel que cambia de color tiene 3 capas principales:

  • S-iridóforos superficiales que ayudan a cambiar rápidamente de color en la región visible.

  • d-iridóforos profundos que reflejan la luz en la referencia infrarroja y se cree que brindan protección térmica al camaleón.

  • capa de melanina que en realidad es de color amarillo, lo que hace que los camaleones sean naturalmente de color amarillo (!). Cuando los cristales de guanina se acercan, reflejan la porción azul del espectro visible. Esta luz azul, junto con el color amarillo natural de la melanina, se vuelve verde, lo que le da color verde al camaleón. Entonces, el color real que nos es visible es una combinación de color reflejado por el cristal de guanina y el color amarillo de la melanina.

Como ya dije, aún no se conoce el proceso exacto de señalización bioquímica detrás de este proceso. Pueden ser señales complejas de hormonas o neurotransmisores. Sin embargo, las hormonas se consideran los principales desencadenantes porque se ha demostrado que los camaleones cambian de color debido a los cambios de humor en lugar de a la protección del medio ambiente.

Los cefalópodos como el pulpo tienen órganos cromatóforos complejos controlados por los músculos para lograrlo, mientras que los vertebrados como los camaleones generan un efecto similar mediante la señalización celular. Dichas señales pueden ser hormonas o neurotransmisores y pueden ser iniciadas por cambios de humor, temperatura, estrés o cambios visibles en el entorno local.


Esta es una buena pregunta y ... algo notable porque no creo que haya un cuerpo específico de literatura sobre los camaleones.

Sin embargo, generalmente, las células de la piel de los vertebrados responsables del color (estas células se llaman cromatóforos y surgen de la cresta neural durante el desarrollo) responden a las hormonas melatonina, MSH y otras. Estas hormonas, que se liberan de la pineal (melatonina) o la pituitaria (MSH), se unen a los GPCR en la superficie de los cromatóforos que provocan la activación intracelular de PKA, por ejemplo. Esta actividad puede provocar la movilización de pigmento dentro de las células. Este artículo sobre la coloración de los peces puede ayudarlo a guiarlo un poco en sus estudios, ¡pero los camaleones en particular parecen un clado poco estudiado de animales que cambian de color!


Los secretos detrás del cambio de coloración de la piel del camaleón

Los patrones de color son características importantes de muchos animales y tienen funciones clave en la protección contra la irradiación ultravioleta, el camuflaje, los bancos de arena o la selección sexual. Los patrones de color en aves y mamíferos son generados por un tipo particular de célula llamada melanocito que produce melanina y la transfiere a los tejidos del pelaje o del plumaje. En peces, anfibios y reptiles, la coloración de la piel es generada por un tipo de célula particular llamado cromatóforo. Estas células son capaces de retener un pigmento y la distribución de diferentes cromatóforos con diferentes pigmentos en la piel es lo que determina el patrón final.

Los camaleones también son criaturas coloreadas y sus patrones también están determinados por la distribución de diferentes cromatóforos. Sin embargo, Los camaleones tienen la fascinante habilidad de cambiar el color de su piel en diferentes situaciones.. A pesar de lo que la mayoría de la gente piensa, no cambian para camuflarse tratando de igualar el color de su entorno, pero lo hacen principalmente durante su comportamiento social. Por ejemplo, los camaleones tienden a mostrar colores similares al rojo cuando intentan intimidar a los demás, mientras que los machos muestran patrones más claros y multicolores cuando cortejan a las hembras. Pero, ¿cómo es posible ese asombroso proceso? ¿Cómo puede el animal cambiar su color en demanda?

Monitoreo del cambio de color en un macho adulto de camaleón pantera bajo excitación ante la presentación de otro macho adulto en su campo de visión. El primer fotograma de la película se muestra en la parte inferior derecha para una mejor visualización de la extensión del cambio de color.

Durante mucho tiempo, hemos pensado que los camaleones lograban su transformación de color a través de la expansión de pigmentos de color en las células de su piel. Sin embargo, muy recientemente científicos de la Universidad de Ginebra han demostrado que El mecanismo detrás de este proceso es sorprendente e inesperadamente diferente de lo que pensamos 1. Utilizando diferentes técnicas y trabajando en estrecha colaboración con un equipo de físicos, el profesor Michel Milinkovitch ha descubierto una nueva capa de células debajo de las células pigmentadas de la piel. Estas nuevas células son bastante diferentes de las células normales, ya que contienen en su interior lotes de pequeños nanocristales compactos hechos de guanina (uno de los cuatro componentes clave del ADN). Estos nanocristales están dispuestos dentro de la celda en una red (espaciados uniformemente) y tienen el potencial de comportarse como los llamados cristales fotónicos, que pueden ser fuentes de colores reflejados excepcionalmente brillantes y brillantes que se generan a partir de la difracción óptica (es decir, estos cristales son capaces de reflejar diferentes longitudes de onda dependiendo de su posición relativa) 2.

Después de encontrar la presencia de este tipo de célula inusual que contiene cristales (llamado iridóforo), los autores midieron si la estructura de los cristales dentro de estas células cambiaba cuando los camaleones cambiaban de color. Para hacerlo, excitaron a un camaleón macho simplemente mostrándole otro competidor masculino, y eso podría cambiar el color de fondo de su piel de verde a amarillo / naranja, mientras que las manchas azules se volvieron blanquecinas y las rojas se volvieron más brillantes. Luego tomaron muestras de piel de ambos estados y estudiaron por microscopía electrónica (muy alta resolución) la estructura de los cristales. Asombrosamente, descubrieron que el tamaño de los cristales dentro de los iridóforos no varía, ¡pero sí la distancia entre los cristales!

Cuando el camaleón estaba en calma, los cristales estaban dispuestos en una red compacta que reflejaba principalmente luz azul. Esa luz azul, en combinación con la luz amarilla reflejada por la capa superior basada en pigmentos, mostró un reflejo final de luz verde (azul más amarillo). Cuando el animal estaba emocionado por la presencia de un competidor, el patrón de cristal en la segunda capa se volvió un 30% menos denso, lo que cambió su reflejo del azul original a amarillos y rojos. Ahora, la combinación del amarillo superior y el nuevo amarillo / rojo de la segunda capa cambia drásticamente la apariencia final del animal a un nuevo color de piel rojo / naranja que ayudará al animal a competir con el otro macho. Este proceso es completamente reversible, el animal solo tiene que reorganizar los cristales dentro de las células de la segunda capa para volver a ser realmente densos y reflejar la luz azul para volver al color verde original.

Figura 1. La parte superior de la figura muestra el modelo mediante el cual la apariencia final del camaleón está controlada por una segunda capa de células llamadas iridóforos. Cuando el camaleón está relajado, los cristales de guanina dentro de los iridóforos están densamente empaquetados, reflejando la luz azul. Cuando el camaleón se excita, los mecanismos celulares desconocidos aumentan la distancia entre los cristales, lo que a su vez cambia el reflejo de la luz azul a la roja. En la segunda parte de la figura, se muestran imágenes originales de microscopía electrónica del artículo.

Estos nuevos descubrimientos sobre el dinamismo y la organización de la piel del camaleón son un gran ejemplo de cómo los científicos biológicos necesitan cada vez más la ayuda de otras disciplinas científicas, como la física o las matemáticas, para resolver los acertijos actuales de la biología. La física puede ofrecer explicaciones teóricas y fundamentales de la biología, nuevas técnicas para resolver viejos problemas, métodos y modelos computacionales para predecir el comportamiento molecular y, por ejemplo, explicaciones como cómo los cristales fotónicos pueden funcionar en la piel de los camaleones para cambiar la apariencia de los animales. Afortunadamente, cada vez más físicos se interesan por los problemas biológicos (Janelia Farms es un gran ejemplo) y estamos empezando a escuchar por primera vez que “la biología es la nueva física” 3. De manera optimista, la brecha entre ambas disciplinas será cada vez menor en el futuro y esto probablemente ayudará a resolver problemas biológicos difíciles más rápido, con suerte incluyendo la cura de algunas enfermedades de nuestra sociedad. ¡Manténganse al tanto!


Revelado el secreto que cambia de color de los camaleones

La extraña habilidad del camaleón para cambiar de color ha desconcertado a la gente durante mucho tiempo, pero ahora el secreto del lagarto está fuera: los camaleones pueden cambiar de color rápidamente ajustando una capa de células especiales ubicadas dentro de su piel, encuentra un nuevo estudio.

A diferencia de otros animales que cambian de color, como el calamar y el pulpo, los camaleones no modifican sus matices acumulando o dispersando pigmentos dentro de las células de su piel, encontraron los investigadores. En cambio, los lagartos dependen de cambios estructurales que afectan la forma en que la luz se refleja en su piel, dijeron los investigadores.

Para investigar cómo cambian de color los reptiles, los investigadores estudiaron cinco machos adultos, cuatro hembras adultas y cuatro camaleones pantera juveniles (Furcifer pardalis), un tipo de lagarto que vive en Madagascar. Los científicos encontraron que los camaleones tenían dos capas gruesas superpuestas de células iridóforas y células iridiscentes mdash que tienen pigmento y reflejan la luz. [Ver fotos de camaleones que cambian de color]

Las células iridóforas contienen nanocristales de diferentes tamaños, formas y organizaciones, que son clave para los dramáticos cambios de color de los camaleones, dijeron los investigadores. Los camaleones pueden cambiar la disposición estructural de la capa celular superior al relajar o excitar la piel, lo que conduce a un cambio de color, encontraron. Por ejemplo, un camaleón macho puede estar en un estado relajado cuando está colgado de una rama y en un estado excitado cuando ve a un macho rival.

"Cuando la piel está en un estado relajado, los nanocristales en las células iridóforas están muy cerca entre sí y, por lo tanto, las células reflejan específicamente longitudes de onda cortas, como el azul", dijo el autor principal del estudio, Michel Milinkovitch, profesor de genética y evolución. en la Universidad de Ginebra en Suiza.

Por otro lado, cuando la piel se excita, la distancia entre los nanocristales vecinos aumenta y cada célula iridóforo (que contiene estos nanocristales) refleja selectivamente longitudes de onda más largas, como el amarillo, el naranja o el rojo, dijo Milinkovitch a WordsSideKick.com en un correo electrónico. los camaleones no siempre son azules. La piel de las lagartijas también contiene pigmentos amarillos, y el azul mezclado con amarillo da lugar al verde, un color "críptico" que las camufla entre árboles y plantas, dijo Milinkovitch.

El "tono rojo de la piel no cambia drásticamente durante la excitación, pero su brillo aumenta", escribieron los investigadores en el estudio.

Además, los investigadores encontraron una capa más profunda y gruesa de células de la piel que reflejan una gran cantidad de luz solar en el infrarrojo cercano. Si bien estas células no parecen cambiar de color, es posible que ayuden a los camaleones a reflejar el calor y mantenerse frescos, dijeron los investigadores.

Los investigadores utilizaron varios métodos para estudiar las células iridóforas. Filmaron los cambios de color de los camaleones utilizando videografía de alta resolución e hicieron modelos numéricos que predicen cómo los nanocristales deberían reflejar la luz.

"Los resultados concuerdan perfectamente con lo que observamos [en la vida real]", dijo Milinkovitch.

Los investigadores también manipularon las células sometiéndolas a soluciones de concentraciones variables, lo que provocó que las células se hincharan o encogieran. Estas modificaciones cambiaron las distancias entre los nanocristales y alteraron sus colores visibles, tal como los investigadores predijeron que harían, dijo Milinkovitch.

Sin embargo, solo los camaleones machos adultos cambian de color, especialmente cuando ven un camaleón macho rival al que quieren ahuyentar, o una hembra a la que atraer, dijo Milinkovitch. Las hembras y los camaleones jóvenes son de color apagado y tienen una capa superior muy reducida de células iridóforas, dijo.

Los hallazgos pueden ayudar a los ingenieros y físicos a replicar las capacidades de cambio de color del camaleón en nuevas tecnologías, como aparatos que eliminan la reflexión, dijo Milinkovitch.

El estudio fue publicado en línea hoy (10 de marzo) en la revista Nature Communications.


¿Cómo cambian de color los camaleones y otras criaturas?

El cambio de color rápido puede ocurrir debido a varios "desencadenantes", pero ¿cuáles son? Crédito: Hoy es un buen día

Cuando la mayoría de la gente piensa en el cambio de color, piensa en pulpos o camaleones, pero la capacidad de cambiar rápidamente de color está sorprendentemente extendida.

Muchas especies de crustáceos, insectos, cefalópodos (calamares, sepias, pulpos y sus parientes), ranas, lagartijas y peces pueden cambiar de color.

Todos tienen una cosa en común: son ectotermos (animales que no pueden generar su propio calor corporal de la misma manera que los mamíferos y las aves) y solo los ectotermos tienen las células especializadas que permiten el cambio de color.

Mira los primeros 20 segundos del video a continuación: te dejará boquiabierto:

La coloración en los animales se produce por el reflejo y la dispersión de la luz por las células y los tejidos, y por la absorción de la luz por los pigmentos químicos dentro de las células de la piel.

En los ectotermos, las células que contienen pigmentos se denominan cromatóforos y son en gran parte responsables de generar el color de la piel y los ojos.

Cambiadores de color de vertebrados

En los ectotermos de vertebrados (como ranas, lagartos y peces), existen tres tipos principales de cromatóforos:

  • xantóforos, que contienen pigmentos amarillo-rojo
  • iridóforos que contienen pilas incoloras de cristales o plaquetas que reflejan y dispersan la luz para generar tonos como el azul, el blanco y el ultravioleta
  • melanóforos, que contienen pigmento de melanina negro

Los melanóforos juegan un papel crucial en el cambio de color.

Camaleón enano del cabo (Bradypodion pumilum). Crédito: Adnan Moussalli y Devi Stuart-Fox

Son células grandes en forma de estrella con largos "brazos" (dendritas) que se extienden hacia la superficie de la piel.

El cambio de color ocurre debido al movimiento de "paquetes" de pigmento de melanina (melanosomas) dentro de los melanóforos.

Cuando el pigmento de melanina se agrega en el centro de la célula, la piel aparece muy pálida, mientras que cuando se dispersa a través de los brazos de los melanóforos hacia la superficie de la piel, el animal aparece oscuro.

Crédito: Wikimedia Commons

Debido a que los brazos de los melanóforos se extienden entre y sobre los otros tipos de cromatóforos (generando amarillos, rojos, azules, etc.), variar el grado de dispersión de la melanina puede ocultar o revelar esos cromatóforos, variando así el color del animal.

El cambio de color también puede ocurrir debido a cambios en el espaciado de las pilas de plaquetas o cristales dentro de los iridóforos, lo que cambia la forma en que reflejan y dispersan la luz y, por lo tanto, su color.

En los cefalópodos, las estructuras conocidas como cromatóforos son muy diferentes a las de los vertebrados.

Los cromatóforos de cefalópodos contienen un saco lleno de pigmento, rodeado por fibras musculares radiales.

Estos músculos se contraen para cambiar el tamaño y la forma del saco lleno de pigmento (por ejemplo, un disco plano y delgado frente a una esfera pequeña), lo que produce un cambio de color casi instantáneo y dramático.

La sepia puede cambiar completamente de color en menos de un segundo. Crédito: Wikimedia Commons

Detrás de los cromatóforos en los cefalópodos hay otros dos tipos de células:

  • iridóforos, que son muy parecidos a los iridóforos de los vertebrados
  • leucoforos, que aparecen blancos

Cuando los sacos de pigmento se contraen, estas otras células se revelan, cambiando los colores que vemos.

Entonces, aunque el cambio de color en cefalópodos y camaleones involucra cromatóforos, los cromatóforos son estructuras muy diferentes, al igual que el mecanismo del cambio de color.

En los camaleones, el cambio de color se produce debido al movimiento de los pigmentos dentro de los cromatóforos, mientras que en los cefalópodos, el cambio de color se produce debido a que los "órganos cromatóforos" controlados por los músculos cambian la forma de los sacos de pigmento.

El cambio de color rápido puede ocurrir debido a varios "desencadenantes", incluida la temperatura o la luz (una respuesta refleja a través de los receptores sensibles a la luz en la piel).

Es por eso que los camaleones son muy pálidos por la noche cuando duermen, pero se oscurecen tan pronto como se les enciende una antorcha (y solo en el lado con la luz encendida).

Lo más importante es que los animales cambian de color en respuesta a su entorno (incluidas las variaciones en el color de fondo, la presencia de depredadores, compañeros o rivales).

Necesitan evaluar su entorno para saber a qué color cambiar.

La información sobre el entorno de un animal (de los sentidos) es procesada por el cerebro y el cerebro envía señales directamente, o vía hormonas, a los cromatóforos.

El cambio de color es una habilidad muy útil.

Dado que los animales que cambian de color no pueden generar su propio calor corporal, el cambio de color puede ayudar a los animales a regular su temperatura corporal.

Entonces, cuando hace frío, un lagarto puede ser oscuro porque los colores oscuros absorben más calor, mientras que cuando hace calor, un lagarto puede volverse muy pálido porque los colores claros reflejan el calor.

Pero quizás las dos funciones más importantes del cambio de color son el camuflaje y la comunicación.

El cambio de color permite a los animales mostrar colores brillantes para advertir a sus rivales o atraer parejas, mientras permanecen camuflados en otros momentos.

Los machos de sepia gigante usan ondas en movimiento de rayas blancas y negras en exhibiciones agresivas y de cortejo (ver video arriba), mientras que los camaleones muestran una impresionante gama de patrones de colores llamativos.

Sin embargo, cuando no se comunican entre sí, están magníficamente camuflados.

El cambio de color permite una flexibilidad incomparable, razón por la cual quizás nos parezca tan fascinante.

Esta historia se publicó por cortesía de The Conversation (bajo Creative Commons-Attribution / Sin derivados).


La señalización social llamativa impulsa la evolución del cambio de color del camaleón

¿Qué impulsó la evolución del cambio de color en los camaleones? Los camaleones pueden usar el cambio de color para camuflarse y enviar señales a otros camaleones, pero un nuevo artículo muestra que la necesidad de enviar señales rápidamente a otros camaleones, y no la necesidad de camuflarse de los depredadores, ha impulsado la evolución de este rasgo característico.

La investigación, realizada por Devi Stuart-Fox y Adnan Moussalli, muestra que los dramáticos cambios de color de los camaleones están diseñados para mostrarse agresivamente ante competidores conespecíficos y para seducir a posibles parejas. Debido a que estas señales son rápidas (los camaleones pueden cambiar de color en cuestión de milisegundos), el animal puede permitirse hacerlas obvias, ya que el riesgo de que un depredador se dé cuenta es limitado.

Este hallazgo significa que la evolución del cambio de color sirve para hacer que los camaleones sean más notorios, todo lo contrario de la hipótesis del camuflaje. La cantidad de cambio de color posible varía entre especies, y los autores sacan provecho de esto inteligentemente en sus experimentos.

Stuart-Fox y Moussalli midieron el cambio de color estableciendo "duelos" de camaleones: sentando a dos machos en una rama uno frente al otro y midiendo la variación de color.

Al comparar especies que pueden cambiar de color dramáticamente con aquellas que solo cambian ligeramente, y considerando las interrelaciones evolutivas de las especies, los investigadores demostraron que el cambio de color dramático se asocia consistentemente con el uso del cambio de color como una señal social para otros camaleones. El grado de cambio no se predice por la cantidad de variación de color en el hábitat de los camaleones, como se esperaría si los camaleones hubieran desarrollado habilidades de cambio de color tan notables para camuflarse.

Cita: Stuart-Fox D, Moussalli A (2008) La selección para la señalización social impulsa la evolución del cambio de color del camaleón. PLoS Biol 6 (1): e25. doi: 10.1371 / journal.pbio. 0060025

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Biología PLoS. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Los colores del camaleón reflejan sus emociones

Cuando la luz golpea la piel de un camaleón, las células aparecen de diferentes colores según el estado de ánimo del animal.

Los científicos han pensado durante mucho tiempo que los camaleones cambian de color cuando los pigmentos de las células de la piel se extienden a lo largo de las extensiones de las células en forma de venas.

Pero Michel Milinkovitch, un genetista evolutivo y biofísico, dice que la teoría no se lavó: hay muchos camaleones verdes pero no pigmentos verdes en las células de su piel.

Entonces Milinkovitch y sus colegas de la Universidad de Ginebra comenzaron a “hacer juntos física y biología”, dice.

Debajo de una capa de células cutáneas pigmentarias, encontraron otra capa de células cutáneas que contenían cristales a nanoescala dispuestos en una red triangular. (Ver también "Imágenes asombrosas: Baby Chameleon no sabe que nació.")

Al exponer muestras de piel de camaleón a presión y sustancias químicas, los investigadores descubrieron que estos cristales se pueden "ajustar" para alterar el espacio entre ellos. Eso, a su vez, afecta el color de la luz que refleja la red de cristales.

A medida que aumenta la distancia entre los cristales, los colores reflejados cambian de azul a verde, de amarillo a naranja a rojo, una pantalla caleidoscópica que es común entre algunos camaleones pantera a medida que avanzan de relajados a agitados o amorosos.


¿Cómo cambian de color los camaleones?

1. ¿Cómo cambian de color los reptiles como los camaleones?
2. ¿Otros animales hacen esto? Si es así, ¿lo hacen de la misma manera?

En primer lugar, en la respuesta a la pregunta 2, sí, muchos otros animales cambian de color, algunos en períodos de tiempo muy cortos (la sepia, el calamar, etc.son brillantes para cambiar de color en rápida sucesión) y algunos que tardan un poco más (solla, platija y otros). Los peces planos que viven en el fondo a menudo coinciden con su entorno con mucha precisión después de un par de minutos más o menos).

El pigmento y las células que reflejan la luz en los animales (principalmente cefalópodos como el calamar, peces, reptiles como el camaleón y anfibios) se denominan cromatóforos. Para animales como la sepia y el calamar que cambian de color rápidamente, ya sea para esconderse / acercarse sigilosamente a la presa (conocido como camuflaje críptico (esto simplemente significa 'oculto') o para señalar a un compañero / rival, etc., esto se conoce como cambio de color fisiológico y es controlado por los músculos alrededor de cada cromatóforo que aprietan y distorsionan la forma del cromatóforo (un poco como los músculos alrededor del ojo aprietan el cristalino para permitirnos enfocar).

Los camaleones cambian de color a través de un mecanismo bastante diferente, que tiene mucho más que ver con la señalización celular (esto es parte de un complejo sistema de comunicación que gobierna las actividades celulares básicas y coordina las acciones celulares), por lo que los camaleones cambian de color como resultado del estado de ánimo (ira , atracción de pareja, etc.), en lugar de mezclarse con su entorno.


Discusión

Nuestros resultados muestran que la coloración de los camarones camaleón proporciona un camuflaje visual eficaz a la visión de los depredadores contra sus principales sustratos de algas. Primero cuantificamos el nivel de camuflaje in situ entre los camarones y las algas utilizando modelos de visión de dos peces depredadores, lo que demuestra que el ocultamiento de los camarones era más cercano y más efectivo contra el sustrato de algas en el que residirían. A continuación, mostramos que los langostinos verdes y rojos cambian de color con el tiempo cuando se colocan sobre algas no emparejadas y mejoran su camuflaje en el nuevo sustrato. Por lo tanto, la coloración de las gambas es muy plástica, y las gambas pueden cambiar de rojo a verde y viceversa durante un período de semanas. Finalmente, mostramos que los individuos eligen activamente un fondo basado en su coloración actual que mejora su nivel de camuflaje para la visión de depredador.

La capacidad de cambiar la apariencia entre especies probablemente ha evolucionado para hacer frente a la incertidumbre espacial y temporal en un período de tiempo corto, o con cambios predecibles durante un período de tiempo más largo 11. En ambos casos, permite a los animales cambiar su apariencia a medida que se mueven entre parches dentro de su entorno (por ejemplo, heterogeneidad espacial) o cuando la composición del entorno cambia a su alrededor con el tiempo (por ejemplo, heterogeneidad temporal) 11. En el caso de los camarones camaleón, nuestros resultados indican que es poco probable que el cambio de color haya evolucionado como respuesta a la heterogeneidad espacial de su hábitat, como es el caso de animales que cambian rápidamente como los camaleones 16 y la sepia 32. En cambio, el cambio de color más lento de los camarones camaleón probablemente permite que los individuos mantengan su camuflaje en respuesta a la variación estacional en la abundancia de especies de algas, de acuerdo con patrones más predecibles de variación ambiental 11,13. En contraste con el cambio de color lento, nuestros resultados del experimento de comportamiento muestran que la capacidad de los camarones camaleón para seleccionar fondos apropiados es probablemente una estrategia clave para mantener el camuflaje a corto plazo y hacer frente a la considerable variación espacial en el hábitat donde viven los individuos. 27. Las opciones orientadas también serán importantes para ayudar a los camarones a lidiar con algunos desafíos únicos del entorno intermareal, como la acción de las olas que desaloja a los individuos de sus sustratos preferidos y los cambios de las mareas que influyen en la disponibilidad del hábitat durante el día.

Nuestros resultados también indican que la efectividad del cambio de color para el camuflaje fue mayor para los camarones verdes pequeños en comparación con los individuos más grandes. Esta relación debe investigarse adecuadamente en estudios futuros, pero especulativamente podría indicar que los langostinos verdes más grandes tienen menos selección actuando sobre ellos debido a comportamientos de escape más efectivos o al lograr un refugio de tamaño de los depredadores, o debido a limitaciones fisiológicas. Es difícil de explicar por qué esto ocurre solo con los langostinos verdes, pero puede estar relacionado con el hecho de que los langostinos rojos cuando cambian a verde siempre exhiben JND más bajos en comparación con lo contrario (Fig. 3). Esto parece ser una limitación fisiológica, ya que la coloración roja probablemente se define por la presencia de pigmentos rojo-amarillos dentro de las células cromatóforas, mientras que el tono verde lo proporciona la presencia únicamente del pigmento amarillo (similar al observado en las gambas). Heptacarpus pictus y H. paludicola 37). Por lo tanto, cambiar de rojo a verde puede ser más fácil y rápido que lo contrario, ya que ambos pigmentos (es decir, rojo y amarillo) ya están presentes dentro de las células de color de las gambas rojas. Por otro lado, los langostinos verdes que cambian a rojo necesitarían metabolizar los pigmentos rojos (probablemente por ingestión de alimentos 41), lo que llevaría más tiempo, especialmente para individuos más grandes, lo que podría explicar los mayores JND durante el proceso de cambio de color y los efectos de tamaño que tenemos. observado.

La variación estacional en la apariencia de los animales en respuesta a los cambios en la disponibilidad de sustrato se observa con frecuencia en la naturaleza 11. Muchas aves y mamíferos, por ejemplo, cambian el color de su pelaje de marrón en verano a completamente blanco en invierno como respuesta a la aparición de nieve 11. Además, las poblaciones de la rana arborícola polimórfica del Pacífico (Hyla regilla) se caracterizan por morfos fijos y cambiantes de color y el mantenimiento de dicha variación de color en la población está asociado con cambios en el uso de microhábitats de los individuos debido a cambios estacionales en la disponibilidad de sustrato 50. El conjunto de especies de algas marinas dentro de la zona intermareal varía a lo largo del año en función de la historia de vida de la especie y de algunas condiciones ambientales. El dulse rojoPalmaria palmata) es una especie perenne y, si bien experimenta una explosión estacional de crecimiento durante los meses de verano, sus ataduras y frondas proporcionan un hábitat "fijo" durante un período de varios años 51. Por otro lado, la lechuga verde de mar (Ulva lactuca) tiene un ciclo de vida pseudoperenne en el que la porción basal pero no las frondas sobreviven a lo largo de los años. En este caso, la biomasa de algas y por lo tanto la disponibilidad de hábitat para las especies que habitan en algas fluctúa durante el año 51,52. La lechuga de mar exhibe un marcado período de rápido crecimiento durante los meses más cálidos y, aunque se puede encontrar durante todo el año, es más susceptible a los efectos de un clima invernal más severo (por ejemplo, temperaturas más bajas, tormentas y corrientes) en regiones poco profundas como las rocas. piscinas 52. Como tal, la combinación de cambios de color más lentos y preferencias de hábitat de comportamiento puede permitir que los camarones camaleón mantengan los beneficios de la coloración críptica, mientras que permite a las especies aprovechar las abundancias estacionales de hábitats de algas durante todo el año. Camuflaje mediante cambio de color en la gamba de carnaval (Hippolyte obliquimanus), que se asocia con diferentes algas a lo largo de la costa brasileña, también se relaciona con las fluctuaciones estacionales en la cobertura de su hábitat principal, las algas pardas (Sargazo furcatum) 41. Durante el verano, esta alga domina las zonas rocosas poco profundas del sureste de Brasil y las gambas marrones alcanzan las mayores densidades 53. Sin embargo, en invierno, Sargazo la cobertura disminuye y la densidad de los diferentes tipos de color en la población cambia considerablemente, a raíz de la fluctuación de los hábitats de las algas (Duarte y Flores, datos no publicados). Además de los cambios estacionales en el sustrato, las especies intermareales pueden sufrir cambios estacionales en las presiones de depredación a medida que las especies de peces se mueven hacia la costa y a medida que se desarrollan los juveniles, y el trabajo futuro podría cuantificar cómo el nivel de cripsis puede variar con estos cambios de depredadores.

Se asume que el emparejamiento fenotipo-ambiente es un resultado común de la selección de rasgos crípticos, sin embargo, la mayoría de las investigaciones hasta la fecha han mostrado asociaciones indirectas entre fenotipos animales y hábitats (es decir, no ha cuantificado el camuflaje en sí, pero ver ref. 35). Nuestro trabajo demuestra que el camuflaje en los camarones camaleón se mejora en los sustratos donde viven, y que se prevé que esta estrecha asociación entre el fenotipo y el hábitat sea eficaz para la visión de los depredadores. Estudios que investigan asociaciones entre la aparición de cangrejos costeros juveniles (Carcinus maenas) y la composición del sustrato de su hábitat en un rango de escalas espaciales han demostrado las asociaciones más fuertes a microescala (& lt1 m 2) 54. Si bien el camuflaje depende de la coincidencia de apariencia entre los individuos y su hábitat local, un animal puede mejorar esto reorientando su cuerpo en relación con su fondo o seleccionando un sustrato más apropiado 27. De hecho, muchos individuos de la misma especie o de especies diferentes han desarrollado preferencias por parcelas de hábitat que permiten mayores niveles de camuflaje 27. Para especies muy móviles, es probable que estas preferencias de comportamiento permitan el mantenimiento activo de asociaciones fenotipo-ambiente dentro de hábitats heterogéneos. Para las especies capaces de cambiar de color, esperaríamos que las preferencias de comportamiento por los sustratos cambiaran en conjunto con un cambio en la coloración del cuerpo para mantener las ventajas selectivas transmitidas por el camuflaje visual 27. Además, también podríamos esperar que entren en juego otros procesos para mantener la variación de color, incluidos múltiples tipos de morfología que actúan para obstaculizar la formación de imágenes de búsqueda de depredadores y la selección dependiente de la frecuencia 55.

Los cambios en las preferencias de comportamiento mediados por modificaciones de la coloración corporal también se han demostrado en guppies (Poecilia reticulata), en el que los individuos pasaron significativamente más tiempo en zonas de hábitat en blanco y negro después de haber sido inducidos a cambiar de color en los tanques blancos y negros correspondientes 56. El trabajo futuro debería considerar más la coloración y el camuflaje con respecto a la visión de los depredadores y las tasas de ataque medidas. Otra vía de investigación es comprender cómo las señales de los depredadores pueden afectar el cambio de color y los comportamientos crípticos. Por ejemplo, en presencia de una amenaza de depredación percibida, los animales pueden mejorar su capacidad para cambiar de color y seleccionar fondos ocultos, este último enfoque especialmente en especies de cambio de color lento. En las larvas de salamandra, la adición de señales de depredador en tanques experimentales aumenta la preferencia de las larvas por fondos oscuros seguido de un cambio correspondiente en la coloración individual 34. Sin embargo, en ausencia de señales de depredadores, las larvas pasan el mismo tiempo en zonas de hábitat claras y oscuras, adoptando una forma de color más intermedia 34. En el caso de los camarones camaleón, esperaríamos que la adición de señales de depredadores acelerara el proceso de cambio de color y condujera a un aumento en la proporción de camarones que optan por ocultar sustratos.

En el caso de las especies polifénicas, la variación intraespecífica en la coloración y el comportamiento puede permitir que diferentes individuos utilicen distintos aspectos del camuflaje visual para adoptar historias de vida alternativas 57. Duarte et al 41 demostraron diferencias entre las formas de color del langostino de carnaval (Hippolyte obliquimanus) en la preferencia de algas, mostrando diferencias morfológicas específicas en morfología y movilidad, lo que indica estilos de vida bentónicos / pelágicos contrastantes 41. Los morfos de colores homogéneos mostraron una mayor fidelidad al hábitat y una forma corporal más robusta, mientras que los morfos transparentes mostraron una forma corporal más aerodinámica y mayores niveles de actividad de natación 41. En el caso de las gambas camaleón, además de las formas de colores homogéneos que estudiamos aquí (Fig. 1), existe una variedad de formas alternativas que combinan patrones de color (manchas o rayas) con cierto grado de transparencia 13,43, y estas también pueden reflejan diferentes estrategias de camuflaje, comportamiento e historia de vida. En nuestro estudio, los modelos visuales utilizados se basan en la percepción del color y las sensibilidades espectrales de los depredadores ecológicamente relevantes disponibles en la literatura 45,46. Sin embargo, no modelamos la agudeza espacial de los depredadores, que es relevante para la coincidencia de patrones y algo que puede ser especialmente relevante para los tipos de camarones transparentes con sus intrincadas marcas.

Aunque nuestros resultados muestran claramente que los langostinos eligen fondos que mejoran el camuflaje, existen muchas preguntas sobre qué señales controlan las preferencias por ciertos sustratos. Existe información limitada sobre la existencia de visión del color en crustáceos similares, lo que limita nuestra comprensión de si los camarones camaleón son capaces de identificar diferentes algas en función de las señales de color. Alternativamente, los langostinos caridean que viven en las algas pelágicas Sargassum natans seleccionar fondos apropiados según su forma, con individuos que prefieren hábitats que contengan estructuras que se adapten mejor a la forma de su cuerpo 24. Por lo tanto, en algunos casos, la estructura del hábitat junto con una variedad de adaptaciones de comportamiento en el uso de esa estructura puede brindar una mejor protección contra los depredadores que ocultar la coloración 58. Dado que nuestro conocimiento de las capacidades visuales del camarón camaleón es limitado, es posible que los individuos dependan de identificar la forma estructural de su hábitat preferido al hacer una elección, ya sea independientemente de su coloración o junto con ella. Por último, existe una creciente evidencia sobre la importancia de las señales químicas y la complejidad del hábitat que regulan las elecciones de hábitat en una amplia gama de organismos marinos, especialmente para aquellos que viven en sustratos biológicos (por ejemplo, algas marinas, corales) 59. El trabajo futuro podría tener como objetivo cuantificar la importancia de los componentes visuales y otras señales sensoriales que utilizan las especies al identificar sustratos adecuados para la cripsis.

Una amplia gama de mecanismos y presiones evolutivas controlan la apariencia y los beneficios adaptativos de las formas de color en poblaciones polimórficas / polifénicas, y el ajuste fino de la estratagema críptica de una especie puede depender de la integración de la morfología, el comportamiento y el medio ambiente mismo 13,29. . Aquí, mostramos que los camarones camaleón son capaces de alterar la coloración corporal para mejorar el camuflaje contra nuevos sustratos, lo que potencialmente permite que los camarones aprovechen los cambios estacionales en la abundancia de recursos (por ejemplo, comida y refugio 43). Esto permitiría la explotación de una gama más amplia de recursos dentro de hábitats estructuralmente complejos, lo que podría reducir la competencia intraespecífica 60 y el riesgo de depredación 61. Al mismo tiempo, las preferencias de comportamiento facilitan el camuflaje en escalas de tiempo cuando el cambio de color es demasiado lento. El creciente número de estudios que prueban cómo las combinaciones de rasgos cromáticos (particularmente el cambio de color) y de comportamiento influyen en la cripsis, y el hecho de que los rasgos mencionados anteriormente se muestran en una variedad de sistemas filogenética y ecológicamente distintos, es indicativo de la evolución convergente de estos. estrategias crípticas y la importancia de los beneficios adaptativos transmitidos a las especies para mantener la cripsis en hábitats heterogéneos en sistemas silvestres.


Aflojamiento de celosía

Publicado en la revista Nature Communications, el estudio fue una colaboración entre físicos cuánticos y biólogos evolutivos de la Universidad de Ginebra.

En primer lugar, el equipo notó que no había células grandes y en forma de araña que contengan pigmentos amarillos o rojos que pudieran explicar los cambios de tono.

Se dieron cuenta de la importancia de los cristales cuando observaron el interior de un tipo de célula llamada "ciridóforo" utilizando un microscopio electrónico. Cualquiera que sea el ángulo desde el que los miraron, los cristales formaron un patrón regular increíblemente ordenado, justo el tipo de disposición que crea colores estructurales.

"Cuando ve esto con el ojo de un físico, sabe que tendrá un efecto en la luz", dijo el autor principal, el profesor Michel Milinkovitch.

Entonces, el profesor Milinkovitch y sus colegas se propusieron establecer si estos cristales podrían explicar no solo los colores brillantes del camaleón, sino también sus cambios en esos colores.

Al observar de cerca las imágenes de video de los cambios de color, vieron un patrón (desde azul, pasando por verde, hasta amarillo y naranja) que no podía explicarse por los pigmentos disponibles en la piel del camaleón & # x27s. Pero cuando modelaron qué cambios podrían producirse al cambiar el espaciado de los cristales, encontraron una coincidencia muy cercana.

Y, lo que es más importante, cuando compararon una pequeña pieza de piel de camaleón & quot; relajada & quot con una muestra del mismo animal cuando estaba & quot; excitado & quot (exhibiéndose delante de otro macho), hubo un cambio obvio en el patrón del cristal.

"El efecto neto es que funcionará como un espejo selectivo", dijo el profesor Milinkovitch a la BBC.

La luz pasará excepto en longitudes de onda muy específicas. Si la distancia entre las capas es pequeña, refleja longitudes de onda pequeñas, como el azul, si la distancia es grande, refleja longitudes de onda más grandes, por ejemplo, rojo.

Los investigadores también tomaron una muestra de piel y demostraron que si alteraban el empaque de cristal ellos mismos, al poner las células en agua salada para succionar el líquido, podían reproducir un cambio de color como el que se ve en los animales.

Esta es la primera vez que se ha demostrado que la piel de un reptil cambia de color gracias a este tipo de cambio geométrico, dijo el profesor Milinkovitch.


Pies horizontales

Los camaleones tienen algunos de los pies más inusuales del mundo. Los camaleones son los únicos animales con patas completamente horizontales con dedos que sobresalen a ambos lados de la planta. Los pies de camaleón a veces se denominan zygodactyl, como los pies de los pájaros, pero esa no es una descripción precisa, ya que los dedos de los camaleones están colocados de manera muy diferente a los dedos de los pájaros. Ningún animal en la tierra tiene pies como un camaleón.

Estos pies únicos se desarrollaron con un propósito: agarrar. Todos los camaleones viven en árboles o arbustos grandes, donde un resbalón podría significar una caída desagradable. Pero los pies horizontales de un camaleón le permiten envolver sus dedos completamente alrededor de las ramas y sujetarse con fuerza. Los pies de un camaleón ayudan a proteger al reptil de los depredadores. Las aves, los principales depredadores de un camaleón, cazan abalanzándose sobre su presa y llevándola con sus garras. Pero el agarre de un camaleón hace que sea muy difícil arrancarlo de una rama, incluso para pájaros grandes.

Cuando se trata de la supervivencia del bosque, pocos animales están mejor equipados que el camaleón con su literal arsenal de adaptaciones especializadas de pies a cabeza.