El camaleón reorganiza sus nanocristales para cambiar de color

Una colaboración de científicos dentro de las Secciones de Biología y Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en Suiza, ha descubierto los mecanismos que regulan la capacidad de muchos camaleones de exhibir cambios de color complejos y rápidos durante las interacciones sociales. En un estudio publicado en 'Nature Communications', el equipo dirigido por los profesores Michel Milinkovitch y Dirk van der Marel demuestra que los cambios se producen a través de la puesta a punto activa de un entramado de nanocristales presentes en una capa superficial de células dérmicas llamados iridóforos.

Los investigadores también revelan la existencia de una población más profunda de iridóforos con cristales más grandes y menos ordenados que reflejan la luz infrarroja. La organización de los iridóforos en dos capas superpuestas constituye una novedad evolutiva y permite a los camaleones cambiar rápidamente entre un camuflaje eficiente y una exhibición espectacular, proporcionando una protección térmica pasiva. Los camaleones machos son populares por su capacidad de cambiar los adornos de colores en función de su comportamiento. Aunque se conocen los mecanismos responsables de una transformación hacia una piel más oscura, se han mantenido sin descubrir los que regulan la transición de un color vivo a otra tonalidad viva. Algunas especies, como el camaleón pantera, son capaces de llevar a cabo un cambio en tan sólo uno o dos minutos para cortejar a una hembra o un enfrentarse a un macho de la competencia.

Además de los pigmentos marrones, rojos y amarillos, los camaleones y otros reptiles exhiben los llamados colores estructurales. "Estos colores se generan sin pigmentos, a través de un fenómeno físico de interferencia óptica. Son el resultado de interacciones entre ciertas longitudes de onda y estructuras nanoscópicas, como pequeños cristales presentes en la piel de los reptiles", explica Michel Milinkovitch, profesor del Departamento de Genética y Evolución de UNIGE. Estos nanocristales están dispuestos en capas que se alternan con el citoplasma, dentro de las células llamadas iridóforos. Esta estructura formada así permite una reflexión selectiva de ciertas longitudes de onda, lo que contribuye a los colores vivos de numerosos reptiles. Para determinar cómo se lleva a cabo la transición de un color llamativo a otro en el camaleón pantera, los investigadores de dos laboratorios en UNIGE trabajaron mano a mano, combinando su experiencia tanto en la física cuántica como en la rama de la biología evolutiva.

"Descubrimos que el animal cambia sus colores a través de la puesta a punto activa de un entramado de nanocristales. Cuando el camaleón está en calma, se organiza en una red densa y refleja las longitudes de onda azul. Por el contrario, cuando se excita, se afloja su enrejado de nanocristales, lo que permite el reflejo de otros colores, como amarillos o rojos", detallan el físico Jérémie Teyssier y la bióloga Suzanne Saenko, primeros autores del artículo. Esto constituye un ejemplo único de un sistema óptico intracelular autoorganizado controlado por el camaleón.

Escudo térmico

Los científicos también demostraron la existencia de una segunda capa más profunda de iridóforos. "Estas células, que contienen cristales más grandes y menos ordenados, reflejan una proporción sustancial de longitudes de onda infrarrojas", afirma Michel Milinkovitch. Esto forma una excelente protección contra los efectos térmicos de la alta exposición a las radiaciones solares en regiones de latitudes bajas.

La organización de los iridóforos en dos capas superpuestas constituye una novedad evolutiva: permite que los camaleones cambien rápidamente entre un camuflaje eficiente y una exhibición espectacular, a la vez que proporciona una protección térmica pasiva. En su investigación futura, los científicos analizarán los mecanismos que explican el desarrollo de un entramado de nanocristales ordenados dentro de los iridóforos, así como los mecanismos moleculares y celulares que permiten a los camaleones controlar la geometría de esa celosía.