Nano-Chamäleons: Farbwechsel dank Kristallen

Komplett hell, bunt gemustert oder fast schwarz: Das Farbenspiel mancher Chamäleons ist beeindruckend variabel. Wie machen sie das? Mit aufwändigen Analysen haben Forscher neue Details entdeckt – im Miniaturmassstab.

Ein Pantherchamäleon mit roter Verfärbung am Kopf auf einem Baumast in Madagaskar.

Bildlegende: Pantherchamäleon auf Madagaskar: Die Farben der Haut hängen von der Temperatur oder Lichtverhältnissen ab – doch können auch Signale an Artgenossen sein. Imago

Die Farbwechsel von Chamäleons faszinieren nicht nur neugierige Kinder, sondern auch gestandene Biologen. Ein Team um Michel Milinkovitch und Dirk van der Marel von der Universität Genf hat nun herausgefunden, dass zumindest einige Chamäleons sich mit Hilfe besonderer Nanostrukturen verfärben.

Die winzigen Strukturen ähneln laut den Fachleuten denen, die Farben auf Schmetterlingsflügeln hervorbringen. Beim Pantherchamäleon (siehe Infokasten) gibt es laut dem Bericht im Fachmagazin «Nature Communications» zwei übereinanderliegende Schichten von Hautzellen mit einem Netz von Nanokristallen.

Hautschichten mit Kristall-Einlage

Beide Schichten besitzen demnach Molekülblöcke aus der Substanz Guanin, die so angeordnet sind, dass sie einfallendes Licht auf eine bestimmte Weise reflektieren. In den tieferen Hautschichten sind die Kristalle grösser und weniger strukturiert angeordnet. Und weil die Chamäleons in der Lage sind, die Zwischenräume zwischen den Guaninblöcken zu vergrössern oder zu verkleinern, so haben die Forscher herausgefunden – ändere sich der Farbeindruck.

Ist ein Chamäleon beispielsweise ruhig und gelassen, sind die Nanokristalle in einem engen Netz angeordnet und reflektierten die blaue Wellenlänge. Doch wenn das Tier aufgeregt ist, lockert sich laut den aktuellen Analysen der Biologen das Kristallgitter: Gelbe oder rote Farbtöne erscheinen auf der Körperoberfläche.

Nanoschichten auch zum Klimaschutz?

Diese «intelligenten» Strukturen helfen den Tieren, die zum grossen Teil in Afrika beheimatet sind, offenbar nicht nur beim Farbenspiel. Die äussere Nanoschicht reflektiert das sichtbare Licht, während die darunter vor allem elektromagnetische Wellen im nahen Infrarotbereich zurückwirft, so die Forscher. Da im Infrarot-Bereich die Wärmestrahlung am grössten ist, vermuten sie, dass die innere Schicht die Chamäleons hauptsächlich davor bewahrt, sich bei Hitze zu sehr aufzuwärmen.

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Wozu verfärben? Chamäleons setzen ihre Farbe auch dazu ein, um mit Artgenossen zu kommunizieren – zum Beispiel, um Weibchen zu umwerben oder Rivalen einzuschüchtern. Mehr dazu in diesem Artikel.

Das Pantherchamäleon

Das Pantherchamäleon

B.navez / Tatoute / Wikimedia Commons

Die Tiere der Art Furcifer pardalis leben unter anderem auf der Insel Madagaskar im Südosten Afrikas. Die Männchen dort werden bis zu 55 Zentimeter lang; Weibchen bleiben kleiner. Entlang des Rückens tragen die Tiere einen auffälligen Kamm aus stacheligen Schuppen. Die Farbe der Tiere unterscheidet sich je nach Verbreitungsgebiet.

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