Wie wechseln Chamäleons die Farbe? Nanokristalle statt Farbstoffe

Fragt man fast irgendwen, warum Chamäleons die Farbe wechseln, lautet die Antwort: um sich zu tarnen. Eine schöne Idee – und genau verkehrt herum. Chamäleons wechseln die Farbe meist, um gesehen zu werden, nicht um sich zu verstecken. Und sie tun es nicht, indem sie Farbe mischen, sondern indem sie winzige Kristalle in ihrer Haut abstimmen wie ein lebendes optisches Gerät.

Zwei Arten von Farbe

Tiere erzeugen Farbe auf zwei grundsätzliche Weisen:

• Pigmente schlucken einige Wellenlängen des Lichts und werfen andere zurück. Das Melanin in dunklem Haar und die Carotinoide der Flamingos sind Pigmente.
• Strukturfarben entstehen durch winzige Strukturen, die wegen ihrer Größe und Abstände bestimmte Wellenlängen reflektieren. Das schillernde Blau des Morphofalters oder einer Pfauenfeder ist strukturell.

Chamäleons nutzen beides. Ihre Haut enthält Pigmentzellen mit gelben, roten und dunkelbraunen Farbstoffen, doch die spektakulären Wechsel beruhen auf einem strukturellen Trick.

Das Geheimnis: ein Gitter aus Nanokristallen

2015 untersuchte ein Schweizer Team um Jérémie Teyssier und Michel Milinkovitch Pantherchamäleons aus Madagaskar. Unter der äußeren Haut fanden sie eine dicke Schicht von Zellen namens Iridophoren. Jede ist vollgepackt mit winzigen Kristallen aus Guanin, einem Stoff, der auch in der DNA vorkommt, angeordnet in einem regelmäßigen dreidimensionalen Gitter.

Der Abstand zwischen den Kristallen entscheidet, welche Farbe reflektiert wird – ähnlich wie der Rillenabstand einer CD den Regenbogen bestimmt, den man darauf sieht.

• Ist das Chamäleon ruhig, liegen die Kristalle dicht und reflektieren vor allem blaues Licht. Blau zusammen mit dem gelben Pigment darüber ergibt Grün.
• Ist es erregt, nehmen die Zellen Wasser auf, quellen und schieben die Kristalle auseinander. Der Gitterabstand wächst, und längere Wellen werden reflektiert: Gelb, Orange und Rot.

Die Forschenden bestätigten das, indem sie Hautstücke in Salzlösungen legten, die die Zellen quellen oder schrumpfen ließen. Die Farbe änderte sich wie beim lebenden Tier.

Darunter liegt eine zweite Schicht größerer, weniger geordneter Kristalle. Sie reflektiert einen großen Teil des nahen Infrarots der Sonne und könnte das Chamäleon vor Überhitzung schützen.

Warum überhaupt die Farbe wechseln?

Wenn nicht zur Tarnung, wozu dann? Die Forschung nennt mehrere Gründe.

Mit Farbe sprechen

2008 verglichen Devi Stuart-Fox und Adnan Moussalli viele Arten südafrikanischer Zwergchamäleons. Am stärksten wechselten nicht die Arten mit den vielfältigsten Lebensräumen die Farbe, sondern jene mit auffälligen sozialen Darbietungen. Der Farbwechsel scheint sich vor allem als Kommunikationsmittel entwickelt zu haben.

Ein Männchen, das einem Rivalen gegenübersteht, leuchtet in grellen, kontrastreichen Farben. Der Sieger bleibt bunt; der Verlierer wird schnell dunkel und matt und signalisiert Unterwerfung. Weibchen zeigen, ob sie paarungsbereit sind.

Stimmung und Stress

Die Farbe verrät auch den Zustand. Verängstigte, gestresste oder kranke Chamäleons werden oft dunkelbraun oder grau. Halter lernen, das als Warnsignal zu lesen.

Temperatur regeln

Chamäleons sind wechselwarm und auf die Umgebungswärme angewiesen. An kühlen Morgen werden sie dunkler, nehmen mehr Sonnenlicht auf und erwärmen sich schneller; in der Mittagshitze hellen sie wieder auf.

Und die Tarnung?

Tarnung spielt durchaus eine Rolle, vor allem über die Ruhefarben, die ohnehin zu Blättern und Rinde passen. Manche Arten passen sich der Helligkeit ihrer Umgebung an und reagieren sogar unterschiedlich, je nachdem, ob ein Vogel oder eine Schlange droht. Die spektakulären Wechsel aber dienen der Signalgebung.

Weitere erstaunliche Eigenschaften

Farbe ist nicht ihr einziger Trick. Die Augen sitzen in kegelförmigen Türmchen, die sich unabhängig bewegen und fast Rundumsicht bieten. Entdeckt das Tier ein Insekt, fixieren beide Augen es, um die Entfernung zu schätzen. Dann schießt die Zunge mit enormer Beschleunigung heraus, die klebrige Spitze voran, bei manchen Arten auf mehr als doppelte Körperlänge.

Es gibt über 200 Chamäleonarten, die meisten in Afrika und auf Madagaskar. Das Gewöhnliche Chamäleon lebt auch rund ums Mittelmeer, etwa in Südspanien, auf Kreta und an der türkischen Südküste.

Kurz gesagt

• Chamäleons wechseln die Farbe vor allem durch Strukturfarbe: Sie stimmen ein Gitter aus Guanin-Nanokristallen in Iridophoren ab.
• Ruhig: dicht gepackte Kristalle reflektieren Blau, das mit gelbem Pigment grün wirkt. Erregt: Die Kristalle rücken auseinander und reflektieren Gelb, Orange und Rot.
• Hauptzwecke sind Kommunikation und Temperaturregelung, nicht das Verstecken.
• Dunkle, matte Farben zeigen oft Stress, Kälte oder Niederlage.
• Eine tiefere Kristallschicht reflektiert Infrarot und schützt womöglich vor Überhitzung.