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Aug 01, 2023

Wissenschaftler enthüllen, wie Farbe

23. August 2023 Dieser Artikel wurde gemäß dem Redaktionsprozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben die folgenden Attribute hervorgehoben und gleichzeitig die Glaubwürdigkeit des Inhalts sichergestellt:

23. August 2023

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von JoAnn Adkins, Florida International University

Wenn Fische plötzlich ihre Farbe ändern, sind tief in ihrer Haut kleine Fotorezeptoren eingebettet, die darauf achten, dass die Farbe genau richtig ist, so eine neue Studie.

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler die Struktur des Systems untersucht, das es Tieren nicht nur ermöglicht, ihre Farbe schnell zu ändern, sondern dies auch mit ausreichender Genauigkeit zu tun, um zu überleben. Das Forschungsteam, dem die Meeresforscherin Heather Bracken-Grissom von der Florida International University angehört und das von Lori Schweikert von der University of North Carolina Wilmington geleitet wird, untersuchte Schweinefische für die diese Woche in Nature Communications veröffentlichte Studie. Der Rifffisch mit der spitzen Schnauze kann innerhalb von Millisekunden seine Farbe von Weiß zu Rotbraun ändern, wenn er sich an veränderte Bedingungen in seiner Umgebung anpasst. Seine Genauigkeit bei der Bestimmung seiner Farbe beruht auf Photorezeptoren in der Haut des Fisches.

„Wenn diese Fische nicht die richtigen Farben bekommen, werden sie gejagt“, sagte Schweikert, der einen Teil dieser Forschung als angesehener Postdoktorand am FIU am College of Arts, Sciences & Education und am Institute of durchführte Umfeld.

Schweinsfische haben mit Pigmenten gefüllte Zellen, die den Fisch dunkel erscheinen lassen können, wenn die Pigmente verteilt sind, und hell, wenn die Pigmente zusammengeballt sind.

Als die Wissenschaftler unter fortschrittlichen Mikroskopen genauer hinsahen, stellten sie fest, dass es für jede farbverändernde Zelle im Schweinsfisch einen entsprechenden Photorezeptor gab, der das Licht beobachtete. Das war zwar schon interessant, doch die Lage der Photorezeptoren überraschte sie am meisten. Wenn die Photorezeptoren dazu da wären, wechselnde Lichtverhältnisse in der Umgebung zu beobachten, wären sie wahrscheinlich nahe der Hautoberfläche eingebettet. Beim Schweinsfisch sind die Fotorezeptoren jedoch tiefer vergraben und befinden sich tatsächlich unter den Farbwechselzellen, was bedeutet, dass sie den tatsächlichen Prozess der Farbänderung erkennen und Feedback geben, um sicherzustellen, dass die richtige Farbe ausgedrückt wird.

Die Wissenschaftler vergleichen diese Funktion damit, dass eine Person in einen Spiegel schaut, um festzustellen, ob ihr Outfit für den Tag sinnvoll ist. Nur für Menschen ist die Outfitwahl selten eine Frage von Leben und Tod. Bei einem Schweinsfisch kann die Wahl der falschen Farbe dazu führen, dass er von Raubtieren leichter gefunden wird.

Für Wissenschaftler, die sich für den Artenschutz und die Gesundheit der Ozeane einsetzen, ist ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser biologischen Systeme wichtig. Bracken-Grissom weist auch darauf hin, dass dieses Wissen für Menschen nützlich sein kann.

„Bio-inspiriertes Design ermöglicht es uns, Wissen aus der Natur zu nutzen und der Gesellschaft zu helfen“, sagte sie. „Zu wissen, wie diese Fotorezeptoren funktionieren, könnte Auswirkungen auf die Sensorik und andere Bereiche haben. Wir können einfach so viel von der Natur lernen.“

Dem Forschungsteam gehörten neben Schweikert und Bracken-Grissom auch Wissenschaftler der Duke University, des Florida Institute of Technology und der Smithsonian Institution an.

Mehr Informationen: Lorian E. Schweikert et al., Dynamische Lichtfilterung über dermalem Opsin als sensorisches Feedbacksystem bei der Farbveränderung von Fischen, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40166-4

Zeitschrifteninformationen:Naturkommunikation

Zur Verfügung gestellt von der Florida International University