Piel Arcoíris
01.04.2021
¿Qué sería de la vida sin los colores? Aburrida, claramente, pues los colores inspiran, generan emociones y, sobre todo para los animales, transmiten u ocultan información. Pensemos rápidamente en algunos ejemplos: las ranas verdes, los peces plateados, las serpientes marrones, los zorros naranjas, las mariposas azules, los cangrejos rojos, los colibríes iridiscentes. Todo es color. Ahora la pregunta es ¿Por qué los animales son de esos colores? Para responderla acompañame en este recorrido a través del arcoíris, junto a un poco de bioquímica y biofísica.
Para empezar, daremos un paseo por los colores externos que vemos, después de todo, lo esencial no es tan invisible a los ojos, sobre todo en lo que respecta a pieles, pelos, escamas o exoesqueletos, estos nos tiran alta data. En la piel, entre las diferentes células que la componen están las "guardianas del color" llamadas cromatóforos. Ya verán que más adelante, estos reciben diferentes "títulos de nobleza" según el color que escolten. Son estas células quienes producen los pigmentos biológicos llamados biocromos, que no son más que diferentes sustancias químicas. Una vez producido su pigmento pueden ocurrir dos cosas: o lo mantienen dentro hasta la hora de su muerte o lo expulsan para que forme parte de otra estructura anatómica. Lo primero es lo más común en invertebrados, peces y anfibios. En cambio, lo segundo es usual en reptiles y mamíferos, así que por más que busques con el microscopio, no vas a encontrar cromatóforos en el pelo, en las escamas ni en las plumas, solo los pigmentos.
Con eso en mente, empecemos por
la molécula y los colores más comunes. Prácticamente todos los animales
producen y se pigmentan con la melanina,
sustancia derivada del aminoácido tirosina que puede venir en dos versiones.
Por un lado, la eumelanina, que les
dará colores negros y grises; por el
otro lado, la feomelanina que
brindará los tonos marrones, naranjas e
incluso rojizos. Por ejemplo, algo interesante en los hombres es el vello
facial que, a veces, en lugar de tener pelos negros, "los tienen colorados"; y
no, es muy poco probable que sea porque
tengas una ascendencia vikinga, sino porque solamente posees una mutación
genética que hace que deposites más feomelanina que eumelanina.
Cabe resaltar que en
invertebrados y algunos vertebrados los cromatóforos que escoltan a la melanina se llaman melanóforos, en cambio en mamíferos y reptiles se denominan melanocitos, es la misma cosa con distinto
nombre. Pero, independientemente del nombre, estas células a veces pueden
sufrir mutaciones de lo más interesantes que resultan en condiciones como el
melanismo, el leucismo o el albinismo. Para saber más de esta rebeldía en el
color, podés buscar nuestro omnidato "Color
& Vision" en Instagram.
Si pasamos a los colores cálidos, es decir, los amarillos patito, los naranjas cervatillo y los rojos guacamayo, estos provienen de los carotenoides, que en diferente concentración y según el tipo darán uno u otro tono. Básicamente podemos dividirlos en los carotenos (dan rojos y naranjas) y las xantinas (dan amarillos). Los animales no pueden generar estas moléculas así que deben obtenerla del alimento principalmente de las plantas y hongos que sí pueden crear estos pigmentos, y bueno, de un animal herbívoro en el caso de los carnívoros. Pero, como en toda la biología hay variaciones, también en este caso ocurren: algunos ácaros adquirieron los genes de síntesis de hongos y pueden formar sus propios carotenoides.
Volviendo a los mortales que necesitan sacarlos de la dieta, luego de ser absorbidos en el cuerpo, serán depositados en el correspondiente cromatóforo, que es especialmente llamado lipóforo, porque dentro lleva una gota de aceite. ¿Aceite? ¿Para qué? Simplemente porque los carotenoides solo son solubles en lípidos, no en agua como otros pigmentos. Volviendo un poco atrás, si llevan pigmentos rojizos-naranjas se llamarán eritróforos y si es amarillo, xantóforos. Aunque en estos últimos también puede haber otro pigmento amarillo que no tiene nada que ver químicamente con los carotenoides, te hablo de las pterinas, nombrado así por pteron, ala en griego, pues la descubrieron en las alas de mariposas amarillas.
Un ejemplo interesante es el de los flamencos, su rosa se debe a los carotenos que obtienen de los crustáceos de los que se alimentan, específicamente llamado astaxantina. Por lo que, si la zancuda dejara de consumir su dieta habitual, se volvería blanca, y eso conllevaría a no solo una menor atracción sexual, sino también a un deterioro de su salud en general. Lo mismo se aplica para el cuerpito rojo del churrinche o los amarillos de los benteveos, pero en este caso son insectos los que aportan esos carotenos.
Continuando con las aves, estas nos muestran dos biocromos que solo ellas poseen (unas capas). Por un lado, los loros, guacamayos y cacatúas (Psittaciformes) poseen en sus plumas la psitacofulvinas, que les dan sus colores amarillos, naranjas y rojos; además, si se combinan con las estructuras de queratina de la pluma, forman el llamativo verde loro. Estos pigmentos también son lípidos, incluso primero se pensaba que eran carotenoides, pero pequeñas diferencias en su estructura molecular y el hecho de que el plumaje de los loros muestra fluorescencia al ser iluminados por una luz ultravioleta (algo que no hacen las plumas con carotenoides) descartó rápidamente esa idea. Posteriormente se descubriría que incluso son originadas 100% por el propio animal, no la ingieren de la dieta. Así que los loritos tendrán siempre sus amarillos y verdes.
Ahora te pregunto ¿Qué más es rojo? Capaz podrías pensar en la sangre y sí. Muchos animales pueden tener la piel transparente por lo que el color de la sangre les da sus tonos corporales, algo usual en invertebrados como moluscos y gusanos. Del mismo modo, algunos vertebrados pueden irrigar muchísimo su piel para colorearla, por ejemplo, la coloración roja de la cresta de los gallos o el tono rojizo de la piel desnuda de muchos primates, cosa que sabrás si alguna vez pasaste vergüenza y se te puso "la cara como un tomate". Ahora bien, el color de la sangre viene de otros biocromos sintetizados por el propio animal, esta vez las conocidas como porfirinas. Estas son un anillo de hidrocarburos que por lo general encierran a un átomo metálico en el medio. En la sangre encontramos a los glóbulos rojos que portan la hemoglobina, proteína que contiene a los grupos hemo, su porfirina que encierra un átomo de hierro. Es este átomo el que le da el color rojo a la sangre de vertebrados y algunos invertebrados.
Pero solamente algunos grupos de aves supieron llevar las porfirinas a sus plumas, la mayoría dan tonos marrones, beiges y leves rosas, presentes en algunos búhos y las avutardas. No obstante, solo un grupo logró darle un power up a las porfirinas, y para conocerlas tenemos que viajar a las selvas de África. Allí habitan los turacos, de la familia Musophagidae, aves frugívoras de brillantes verdes y rojos cuyas porfirinas tienen los nombres especiales de turacina (que da color rojo) y turacoverdina (que da color verde), ambas conteniendo un átomo de cobre en el medio. Esta última presenta una particularidad: es el único biocromo verde conocido hasta la fecha, pues el resto se da combinando otros pigmentos o, como veremos en breve, por juego de luces. Esta particularidad llevó a que los bio-locos se preguntaran ¿Por qué un grupo tan pequeño de aves inventaron y usaron estos pigmentos? Para responderse, hay que ver que estas aves habitan en zonas muy ricas en cobre, por lo que las frutas de las que se alimentan también podrían contenerlo en mayores cantidades; luego hay que pensar que el cobre es tóxico en el organismo por lo que hay que eliminarlo. Así, se hipotetiza que la retención de dicho elemento en estos pigmentos y su confinamiento en las plumas podría haber evolucionado como un bello y colorido basurero que detoxifica al animalito, con el plus de volverlo irresistible a su pareja.
Para finalizar con los pigmentos biológicos, te cuento sobre uno que todavía no se sabe qué estructura química tiene, cero idea de qué compuesto es, pero total idea de que es muy bello. Se lo encontró primero en el espléndido pez mandarín, y posteriormente se añadieron otros peces y algunos anfibios como las ranas dardo y las ranas cristal. El color que da es azul brillante o cian, por lo que las vesículas que lo contienen se llaman cianóforos. Capaz futuras investigaciones nos puedan contar qué molécula toma un pedazo de cielo y se lo da a estos hermosos animales.
Nos paseamos por casi todo el arcoíris, pero si lo pensás, la mayoría de biocromos dan colores cálidos, solo dos muy restringidos dan verdes y azules, y vos sabés que hay muchos animales verdes y azules como varios lagartos o las mariposas azules. Entonces ¿Cómo hacen? Bueno, acá hacen su entrada estelar los esquemocromos, nombre que se le da a las microestructuras de la piel (tegumento) cuya superficie refracta la luz y da color. Así, se originan los colores estructurales, pudiendo ser mates o iridiscentes.
Vamos a ubicarnos mejor, esto se da en las microestructuras que hace la queratina en la superficie de las escamas, las plumas y los pelos; en células especiales en los peces, anfibios y algunos invertebrados; y en la quitina del exoesqueleto de los artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos, miriápodos). Todo ello genera un enquilombado juego de luces y espejos que solo un físico te podría contar los diferentes mecanismos ópticos que aprovechan, pero no yo que estudio biología.
Entonces los colores estructurales ocurren por la difracción de la luz en forma similar a un prisma, y podremos ver toda la gama de verdes, azules, turquesas, violetas, rosas e incluso dorados y plateados según la disposición de las microestructuras, de la naturaleza química que las componen, de la interacción con otros pigmentos, la orientación de la luz solar e incluso de nuestra propia orientación respecto al animal. El ejemplo más claro son los colibríes, con ese plumaje metalizado que, según desde dónde lo mires, irá cambiando entre verdes y azules.
Sin embargo, como dije, algunos bichitos poseen células especiales, y estas también son cromatóforos un tanto diferentes. ¿Alguna vez viste el plateado de los peces? Este se puede dar por microestructuras en sus escamas, pero también porque poseen en su piel iridóforos o iridocitos. Estos poseen en su interior el compuesto guanina, esa misma base nitrogenada púrica que está en el ADN de todos los seres vivos, sin embargo no forma una doble hélice. De hecho, se encuentra cristalizada y organizada en láminas de manera que actúa como pequeños espejos contenidos en la célula. Por lo tanto refleja la luz generando ese brillante color plata que, sumado a algunos biocromos, puede virar hacia dorado o cobrizo.
Pero no solo los peces poseen iridóforos, también algunos anfibios, muy común en su etapa de renacuajo y algunos moluscos como los cefalópodos, lo que les sirve como camuflaje ya que puede cambiar su color tegumentario según la disposición de esos cristales de guanina. Y si de cambiar de color hablamos, también debo contarte que se ha encontrado esta molécula en algunos reptiles como los camaleones. En su piel existe una capa superficial con células que portan bolitas de guanina, lo sorprendente es que esas bolitas se ordenan formando un cristal que difracta la luz visible. Así cuando la luz incide sobre ella algunos colores se refractan y se vuelven visibles o invisibles para nosotros. Por ejemplo, bolitas muy separadas dan rojo y cuando se juntan dan azul, sumado a xantóforos obtienes el naranja y el verde común en los camaleones.
El recorrido del arcoíris inició en el negro, con todos los colores absorbidos, ahora hay que terminar reflejándolos a todos y hablar del blanco. Por lo general, un animal blanco no tiene ni biocromos ni esquemocromos en esa zona corporal (o todo el cuerpo), pero algunos sí quisieron usar la ciencia de la biofísica. Diversos peces poseen leucóforos, células aplanadas y alargadas, cuyo truco está en que reflejan la principal longitud de onda que les llegue en ese instante, así, si la luz es blanca se verán blancos. Utilizan también purinas cristalinas, como la guanina, sin embargo se diferencian de un iridóforo en que sus cristales están más organizados para reducir la difracción, por lo que no generan iridiscencia, sino tonos blancos reflectantes.
De esta forma, independientemente
de donde busquemos la respuesta, ya sea
en los pigmentos biológicos, en las microestructuras tegumentarias, o en
el lado colorido de la luna, no podemos negar que los colores en los animales son otra maravilla más de la naturaleza,
de la evolución y que solo mediante
la ciencia podremos dilucidar el origen y función de cada tono del arcoíris que
llevan en su piel.
-Guillermo A. Escobar
Bibliografía:
Ares, R. (2013). "Aves, vida y conducta" 2da ed. Vazquez Manzzini editores. Buenos Aires, Argentina. Pág 68-70.
Kardong, K. V., & Pardos Martínez, F. (2007). "Vertebrados: Anatomía comparada, función y evolución". Madrid: McGraw-Hill Interamericana.
Senar, J. (2004). "Mucho más que plumas". Monografies del Museu de Ciencies Naturals. Pp. 22.
https://www.ornithia.com/2018/10/19/las-plumas-de-las-aves-y-sus-colores/