Eläinten värit, osa 3: kuparilinnut ja muita kummajaisia

punaniskaturako_porfyriini
Punaniskaturako (Tauraco erythrolophus) saa värinsä kuparioksidista.

Luonnoneläimen väritys on evoluution muovaama kokonaisuus, joka kertoo kantajansa ekologisesta lokerosta ja jopa pariutumistavoista. Värillä on toinenkin tarina, fysiologinen. Tämä juttusarja kysyy, kuinka itse värit syntyvät. Miksi ei ole olemassa vihreitä oravia tai violetteja strutseja? Miksi kameleontti vaihtaa väriä mielialan mukaan, mutta talitiainen ei?

Edellisessä osassa kävimme läpi lintujen yleisimmät värit – mustat ja ruskeat melaniinit, punakeltaiset karotenoidit ja rakenteellisten värien tuottamat siniset, violetit ja metallinhohteet. Muutamilla linturyhmillä esiintyy näiden lisäksi hämmentäviä erikoisuuksia. Turakot saavat sävynsä kuparista, trappien höyhenpuku vaihtaa väriä minuuteissa ja papukaijat ovat kehittäneet aivan omat väripigmenttinsä.

Porfyriinit ovat kemiallisia yhdisteitä, joita esiintyy kaikenlaisten eläinten sisäpuolella (esimerkiksi veren punaisen värin tuottava, rauta-atomin sisältävä hemi on porfyriini), mutta jotkin linnut värjäävät niiden avulla myös höyheniään.

Vaikka porfyriinien valmistamisen prosessi kuuluu lintujen perusaineenvaihduntaan, ne eivät ole höyhenissä aivan niin yleisiä kuin voisi luulla. Turakojen sulkapuvussa esiintyvä turakoverdiini on mahdollisesti lintumaailman ainoa aito vihreä pigmentti (muut vihreäthän syntyvät keltaisen pigmentin ja sinisen rakenteellisen värin yhdistelmästä). Turakoverdiinin väri syntyy molekyylin sisältämästä kupariatomista, jonka ansiosta koko molekyyli on kuparioksidin tapaan vihreä. Monet turakot koristautuvat lisäksi punaisilla kuvioilla, jotka tuottaa toinen porfyriini nimeltä turakiini.

2734929143_8edfee0258_z
Kaakkois-Aasian sademetsissä elävän harjapyyn vihreä syntyy porfyriineistä. Vasemmalla koiras, oikeanpuoleiset naaraita. Kuva: Anguskirk / Flickr. CC 2.0-lisenssi.

Turakojen lisäksi turakoverdiiniä (tai samankaltaista vihreää porfyriinia) esiintyy jassanoilla ja muutamilla kanalinnuilla, kuten verifasaanilla (Ithaginis cruentus) ja harjapyyllä (Rollulus rouloul).

Mielenkiintoinen yksityiskohta on, että melkein ainoat kokonaan porfyriinin vihreään verhoutuvat linnut ovat turakot – joista useimpien elinalueen alla vain sattuu olemaan yksi maapallon rikkaimmista kupariesiintymistä. Kaikkiaan kahdestatoista vihreästä turakolajista seitsemän elää Keski-Afrikassa samoilla seuduilla, joka vielä 1950-luvulla oli maailman suurin kuparin tuotantoalue. Aihetta ei ole tutkittu tarkemmin, mutta voi olla, että alueen maaperällä oli oleellinen merkitys turakojen värityksen evoluutiossa. Kiehtovaa!

Monien muiden lintujen porfyriinit kuitenkin hajoavat nopeasti, kun ne joutuvat tekemisiin auringon UV-säteilyn kanssa. Ne ovat kantajalleen vain lyhytikäinen ilo.

Esimerkiksi eräillä pöllöillä porfyriineja on siipien alapinnan höyhenissä, etenkin niiden vaaleissa juovissa. Nämä porfyriinit ovat ihmissilmälle näkymättömiä, mutta UV-valossa (esimerkiksi mustavalolampun alla) ne fluoresoivat ärhäkän pinkkinä (katso kuva). Väri on voimakkain heti sulkasadon jälkeen, mutta haalistuu viikkojen ja kuukausien mittaan. On mahdollista, että sitä on aluksi myös siipien yläpinnalla, mutta koska yläpuolet saavat auringonvaloa, väri häviää vielä nopeammin.

Tutkijat käyttävät UV-fluoresenssia apuna pöllöjen iänmäärityksessä, koska sen avulla on helppo erottaa eri sulkasadoissa vaihtuneet sulat. Ehkä pöllöt arvioivat myös toistensa ikää, jos ne siis pystyvät näkemään oman värinsä. Siitä ei ole varmuutta, pöllöjen värinäkö kun on selvästi huonompi kuin päiväaktiivisten lintujen. Toinen vaihtoehto on, että hohtavat siipien alapinnat auttavat piilottamaan pöllön taivasta vasten jyrsijöiden silmissä. Monet jyrsijät nimittäin kyllä näkevät ultraviolettia.

srep39210-f3
Isotrappikoiraan (Otis tarda) höyhenten tyvellä näkyvä pinkki tai lohenpunainen syntyy porfyriinista. Kuva: Galván ym. 2016, CC 4.0-lisenssi.

Ehkä omituisin tunnettu porfyriinin käyttösovellus on kuitenkin kurkilintuihin kuuluvilla trapeilla. Niiden valkoisten höyhenten tyvellä pilkottava lohenpunainen hajoaa ekstranopeasti, auringonvalossa vain 12 minuutissa! Koko väri huomattiinkin vasta vuonna 2016.

1280px-Kori_bustard_bird_-_Ngorongoro-1
Kuningastrappi (Ardeotis kori) esiintyy. Kuva: David Berkowitz / Wikimedia Commons. CC 2.0-lisenssi.

Trappikoiraat esiintyvät naaraille yhteissoitimilla samaan tapaan kuin metsot ja teeret. Ilmiön löytäneet tutkijat arvelevat, että väri paljastuu auringonvalolle vasta, kun trappikoiras saapuu soidintantereelle ja levittää höyhenensä kosionäytökseen. Se kertoo naaraille, että koiras on paikalla ensi kertaa tänä vuonna eikä ole vielä ehtinyt paritella niin monta kertaa, että sen siittiövarastot ovat lopussa. Se on siis eräänlainen neitsyyssignaali, jonka avulla naaraat tietävät lähestyä varmemmin hedelmällistä koirasta. Ihmeellistä!

Vielä on jäljellä pari yhteen linturyhmään rajautunutta erikoisuutta.

10264436035_7b7fa42214_b
Papukaijojen, kuten näiden sateenkaarilurien, värit eivät toimi kuten muilla linnuilla. Kuva: I Am birdsaspoetry.com / Flickr. CC 2.0-lisenssi.

Papukaijojen psittakofulviinit tuottavat punaisia, keltaisia ja oransseja värejä – samoja kuin karotenoidit muilla linnuilla. Jostain syystä papukaijojen höyhenissä ei esiinny lainkaan karotenoideja, vaikka niiden hedelmä- ja siemenruokavaliossa yhdisteitä on runsaasti.

Ara_chloropterus_-Apenheul_Primate_Park_-Netherlands-8a
Papukaijanpunainen on ylivertainen väri. Ihan tutkitusti. Kuva: Arjan Haverkamp / Wikimedia Commons. CC 2.0-lisenssi.

Ehkä papukaijat ovat keksineet säästää karotenoidit antioksidanteiksi elinikää pidentämään (ovathan ne hyvin pitkäikäisiä lintuja) ja tuottavat samat värit sen sijaan ”halvemmilla” yhdisteillä, joita ne pystyvät syntetisoimaan itse.

Ilmeisesti papukaijat nimittäin tuottavat psittakofulviinit yksinkertaisista lähtöpalikoista suoraan höyhentupissa. Papukaijojen verenkierrossa niitä ei ole koskaan tavattu, eikä huonoinkaan häkkilinnun ruokavalio näytä vaikuttavan lintujen kykyyn tuottaa psittakofulviineja. Huonoissa oloissa eläneet papukaijat vaikuttavat ainakin ihmissilmään suunnilleen samanvärisiltä kuin hyvinvoivat yksilöt luonnossa (sikäli kuin ne eivät ole nyppineet höyheniään pois). Muista mekanismeista johtuvia värimuutoksia voi huonovointisilla linnuilla tapahtua, mutta psittakofulviinit vaikuttavat immuuneilta.

Joskus halpa on hyvää. Psittakofulviinit ovat useimmilla mittareilla voimakkuudeltaan täysin vastaavia muiden lintujen käyttämien karotenoidien kanssa. Poikkeuksena on punainen, joka on itse asiassa syvempi ja kirkkaampi kuin karotenoidivastineensa. Psittakofulviinit toimivat myös yhdessä rakenteellisten värien kanssa samaan tapaan kuin karotenoidit. Papukaijojen vihreät syntyvät höyhenen pintarakenteesta, joka heijastaa sinivihreää valoa, ja keltaisesta psittakofulviinista, joka suodattaa siniset pois ja päästää vain vihreät lävitseen.

 

psittakofulviini_undulaatin_värit
Vihreäkeltaisesta undulaatista tulee sinivalkoinen yksinkertaisesti rikkomalla psittakofulviineja tuottava mekanismi. Uusi tutkimus paikansi tämän mutaation undulaatin genomista. Undulaattikuvat: Max Pixel.

 

Mysteeriksi jää enää se, miksi psittakofulviineja ei ole kaikilla värikkäillä linnuilla. Ehkä on vain sattumaa, että tarpeelliset mutaatiot tapahtuivat juuri papukaijojen kehityslinjassa. Evoluutiohan ei tuota tarpeellisia ominaisuuksia tyhjästä, vaan valikoi satunnaisia mutaatioita. Jos sopivia mutaatioita ei yksinkertaisesti tapahdu, luonnonvalinnalla ei ole materiaalia työstettäväksi. Tai ehkä psittakofulviineillakin on jokin hinta, jonka papukaijat joutuvat maksamaan, mutta jota ei ole vielä oivallettu.

Face_to_Face_with_an_Emperor_Penguin_(15732167778)
Keisaripingviinillä (Aptenodytes forsteri) on keltaista kaulassaan ja oranssia nokassaan. Vain toinen niistä on karotenoidi. Kuva: Christopher Michel / Wikimedia Commons. CC 2.0-lisenssi.

Toinen linturyhmä, jolle karotenoidit eivät näytä kelpaavan, ovat pingviinit. Monien pingviinilajien siistin mustavalkoisessa höyhenpuvussa on koristeena keltaisia ja oransseja yksityiskohtia. Niiden arveltiin pitkään olevan karotenoideja, mutta tarkempi tutkimus vuonna 2004 osoitti luulon vääräksi.

Vieläkään ei ole täyttä varmuutta, mitä ”sfeniskiineiksi” nimetyt pingviininkeltaiset tarkalleen ovat, mutta niiden mikroskooppinen rakenne (pikkuisia päällekkäisiä levyjä) ja kemiallinen koostumus viittaavat pteriineihin. Pteriinit löydettiin ensi kertaa perhosten siivistä (pteron = siipi) ja sittemmin niiden huomattiin tuottavan monien lintujen silmän värit. Höyhenpuvussa niitä ei kuitenkaan tiedetä olevan millään muulla kuin nähtävästi pingviineillä.

Pingviineilläkään kyse ei ole siitä, etteikö niiden ravinnossa olisi karotenoideja – syöväthän ne eteläisen Jäämeren kalaa, jonka ravintoon kuuluu runsaasti värillisiä äyriäisiä. Esimerkiksi kuningaspingviinin nokan oranssi kyllä on karotenoidin tuottama. Tuleva tutkimus toivottavasti valaisee tarkemmin, miksi ja miten ihmeessä pingviinit saivat ainutlaatuisen keltaisensa.

 


Sarjan muut osat:

Osa 1: harmaita hiirulaisia (nisäkkäät)

Osa 2: höyhenten lumoissa (linnut)

Osa 4: kosmeettisia parannuksia (linnut)

Osa 5: ajatuksen voimalla (matelijat, sammakkoeläimet ja kalat)

Lähteitä ja lisätietoa:

Negro ym. 2009: Porphyrins and pheomelanins contribute to the reddish juvenal plumage of black-shouldered kites. Comparative Biochemistry and Physiology – Part B: Biochemistry & Molecular Biology.

Natural History Magazine: Dark moon traveler. Amerikanhelmipöllöjen vaelluksesta kertova artikkeli esittelee (kuvien kera) pöllön siipien alapinnan pinkkiä fluoresenssia.

Galván ym. 2016: Porphyrins produce uniquely ephemeral animal colouration: a possible signal of virginity. Scientific Reports.

Catherine A. Toft & Timothy F. Wright (2015) Parrots of the Wild. University of California Press.

Burtt ym. 2010: Colourful parrot feathers resist bacterial degradation. Biology Letters.

Tinbergen ym. 2013: Spectral tuning of Amazon parrot feather coloration by psittacofulvin pigments and spongy structures. Journal of Experimental Biology.

McGraw & Nogare 2004: Carotenoid pigments and the selectivity of psittacofulvin-based coloration systems in parrots. Comparative Biochemistry and Physiology – Part B: Biochemistry & Molecular Biology.

McGraw & Nogare 2005: Distribution of unique red feather pigments in parrots. Biology Letters.

McGraw ym. 2007: A description of unique fluorescent yellow pigments in penguin feathers. Pigment Cell Research.

Thomas ym. 2013: Vibrational spectroscopic analyses of unique yellow feather pigments (spheniscins) in penguins. Journal of the Royal Society Interface.

Wikipedia: Turacoverdin, Copperbelt.

5 vastausta artikkeliin “Eläinten värit, osa 3: kuparilinnut ja muita kummajaisia”

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggaajaa tykkää tästä: