Каким образом рыбы могут менять окраску?

В покровных тканях рыб есть ветвистые пигментные клетки – хроматофоры. А в них – пигментные зерна чёрного, белого, желтого и красного цветов. Они могут собираться в комок в центре клетки – тогда животное становится почти бесцветным; зерна могут распределяться по хроматофору – и рыба (или креветка)...

Яркость окраски у рыб зависит от количества клеток – хроматофоров и пигментов, которые в них содержатся. Цветовой потенциал формируется посредством правильного питания, которое позволяет правильно развиваться хроматофорам, а именно делиться и запасать пигменты, и генетической предрасположенности к такому развитию.



Хроматофоры бывают четырех видов — меланофоры (содержат пигмент меланин) придают черную окраску, ксантофоры (пигмент лютеин) — желтые и оранжевые тона, эритрофоры (пигмент астаксантин) — красный цвет и гуанофоры (кристаллы гуанина) — металлический блеск. В кожных покровах они располагаются в том же порядке от верхних слоев кожи (эпидермиса) к нижним (дермы) . При этом меланофоры могут располагаться как в эпидермисе, набирая цвет по аналогии с загаром и светлея от сшелушивания, так и в глубинных слоях дермы. Хроматофоры располагаются в разных слоях кожи, поэтому цвета, определяемые пигмеентами, накладываются друг на друга и образуют разные оттенки. От наличия или отсутствия этих клеток (и пигментов, содержащихся в них) зависит окраска данного участка кожи рыбы.

Мраморные гурами (Trichogaster trichopterus "Cosby") имеют меланофоры, которые позволяют ему быстро изменять окраску от почти черной до светло-голубой. К ним подходят нервные окончания, которые влияют на эти клетки и заставляют их перераспределять внутри себя меланин таким образом, чтобы пигмент был заметен или нет.



К гуанофорам нервные окончания не подходят. Есть научные работы, в которых показано, что к эритрофорам тоже подходят нервные окончания.
Меланин синтезируется из аминокислоты тирозина. Промежуточным веществом такого синтеза является предшественник адреналина и дофамина («гормона радости») . Эритрофоры содержат преимущественно астаксантин, а ксантофоры — лютеин. Предшественниками эритрофоров и ксантофоров у молоди рыб являются птерины, цветность которых со временем замещается каротиноидами, полученными из пищи. Гуанофоры содержат кристаллы гуанина.
Механизм изменения окраски состоит в следующем. Существует три основных типа регуляции окраски:
1) нервная регуляция;
2) гуморальная регуляция;
3) изменение содержания внутриклеточного и внеклеточного кальция.
К меланофорам подходят нервные окончания. Нервные импульсы отменяют или разрешают рыбе окраситься в черный (или в некоторый другой) цвет. Если пигментные зерна расположены по всему хроматофору, то происходит экспансия пигмента (усиление окраски) , а если все пигменты собраны в центральной части клетки — аггрегация пигмента. Для остальных хроматофоров цветность может регулироваться гормонами (гуморальная регуляция) : агрегацию пигмента вызывают, например, витамин С, пирокатехин, тимол и вератрин, экспансию — никотин, атропин, ряд жирных кислот и ацетилхолин.
Адреналин может вызывать одновременно агрегацию пигмента в меланофорах и экспансию уже другого пигмента в гуанофорах.
Пролактин вызывает экспансию пигментов в эритрофорах и ксантафорах.
При регуляции окраски посредством изменения содержания внутриклеточного и внеклеточного кальция во всех типах хроматофоров, в которых содержатся каротиноиды, направленный вход ионов кальция в эти клетки ведет за собой агрегацию этих пигментов.
И наоборот, если кальций выходит из клетки, экспансия пигмента усиливается.
При этом кальций связывается с молекулами каротиноидов, и окраска меняется. Типичный пример входа кальция — воспаление, как инфекционное, так и нет.
Именно поэтому больная рыба слабо окрашена (более бледная) . Не потому, что она теряет пигменты, а из-за связи ионов кальция с пигментами.
Приведенная схема упрощена. Существуют и другие причины.
(см. дальше)