La vida en rosa

Quand il me prend dans ses bras
Il me parle tout bas,
Je vois la vie en rose.

Edith Piaf

Cuando él me toma en sus brazos
y me habla bajito
veo la vida en rosa.

Hace unos días, en una distendida reunión, una amiga médica mencionó que algunos hombres que toman Viagra experimentan un efecto secundario por el que todo lo ven tintado de azul. Ahora sé que esta condición se conoce como cianopsia, y no, no tiene nada que ver con el color azul de la famosa pastilla, pues también puede ocurrir con el consumo de otras marcas alternativas que producen la erección masculina y tienen pastilla de otros colores. De hecho, también existen versiones de esta condición de visión tintada conocidas como ianocinopsia (violeta o púrpura), cloropsia (verde), xantopsia (amarillo), o eritropsia (rojo), que de manera general reciben el nombre de cromatopsia.

La cromatopsia suele ser una condición temporal, y puede tener una variedad de causas además de la mencionada, como la intoxicación sistémica de origen variado (drogas, setas, alcohol, medicamentos, CO), la contaminación del globo ocular por alguna sustancia (sangre consecuencia de una operación ocular), la exposición a la luz solar brillante, etc. Se dice que la dominancia de amarillos en la obra de Vincent Van Gogh podría haber estado producida por el consumo de digitalis, que se usaba para el tratamiento de la epilepsia. La digitalis se sigue usando en la farmacología actual, y es la base del fármaco digoxina que se usa en algunos pacientes con afecciones cardíacas; uno de los efectos secundarios de la digoxina puede ser la xantopsia.

Los mecanismos de la cromatopsia también son variados. Por ejemplo, si el líquido del globo ocular (el humor acuoso) se tinta con sangre, o si hay progresión de una catarata, la causa es, digamos, ‘externa’ o inducida, sin defecto en el mecanimo del color, es lo que se conoce como cromatopsia óptica. Por otro lado, la adquisición de una alteración cromática puede afectar a alguna de las partes que conforman el mecanismo del color: la retina, el nervio óptico, o las distintas partes del cerebro involucradas en la percepción del color (ver figura 2 en la entrada del 24 de octubre de 2013, Color, una invitación), conocidas como cromatopsia retinal y cromatopsia central.

Por ejemplo, la Viagra inhibe la asimilación de la encima fosfodiesterasa, lo que eventualmente provoca que las zonas cavernosas del pene se inunden de sangre produciendo la erección; esta misma familia de encimas se expresa en los conos de la retina, por lo que su inhibición puede dar lugar a la cianopsia. En el caso de la digitalis, parece que algunas células en la retina (como los conos que son los sensibles al color) son sensibles a las formas moleculares de digitalis que se asemejan a la ATPasa del sodio potasio (la encima que hace funcionar el mecanismo básico de permeabilidad de todas las células, la famosa bomba de sodio-potasio). La cromatopsia central puede ocurrir tras un accidente cerebrovascular que afecte al flujo sanguíneo en las zonas importantes para el color, como por ejemplo la V1 y la V2.

Existe una forma de esta alteración, la cromatopsia fantasma, que consiste en la percepción de colores (azules-dorados) en personas con visión muy reducida o nula, y que se origina por la estimulación de la zona cerebral V4 relacionada con la percepción del color.

En contraposición, existe una condición conocida como acromatopsia, en la que no existe la percepción del color; el mundo se ve en escala de grises. La acromatopsia suele ser congénita, pero también puede ser el resultado de una lesión, como en el caso del pintor que pierde la percepción del color tras un accidente de coche, en el relato breve de Oliver Sacks en Un antropólogo en Marte. El mismo Sacks dedica todo un libro, con el sugerente título de La isla de los ciegos al color, a esta afección que sufre una gran parte de la población de dos pequeñas islas de la micronesia.

Aunque ver “la vida de color de rosa” no parece ser una condición patológica de la fisiología de la visión, esta expresión que tan divinamente cantó Edith Piaf está también asociada a las fuertes alteraciones bioquímicas que nos invaden cuando nos enamoramos, y me pregunto si no habrá algo de verdad en esta expresión romántica y aún ningún médico le ha prestado atención …

 

 

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¿Qué es el color?

De colores,
De colores se visten los campos en la primavera.
De colores,
De colores son los pajaritos que vienen de afuera.
De colores,
De colores es el arco iris que vemos lucir.
Y por eso los grandes amores de muchos colores
Me gustan a mí.

Color es la manera que nuestro cerebro tiene para ver las energías de la radiación electromagnética.

¡Hala! ¡Te habrás quedado descansando!

¡Jeje! La verdad es que es todo un palabro eso de “radiación electromagnética”, así que vamos a ponerle el mote de REM. Recordemos que la REM se trata simplemente de un campo eléctrico y de un campo magnético que oscilan o vibran de manera simultánea, cada uno perpendicular al otro, al tiempo que esta vibración se propaga justo en la tercera dimensión, “pa’lante”. El espectro de energías de la REM es amplísimo, y puede ir (de energía mayor a menor) desde los rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, y radio. La energía de la REM se mide por la longitud de onda (la distancia entre dos crestas o dos valles) de la vibración en cuestión, en cuyo caso a más longitud de onda corresponde menos energía; de manera equivalente, se puede medir por su frecuencia (que es proporcional a la inversa de la longitud de onda), en cuyo caso a más frecuencia más energía.

La verdad es que hay una palabra más familiar para referirnos a la REM; cotidianamente la conocemos como ‘luz’. Lo que pasa es que ‘luz’ se reserva para el rango de energías de la REM que somos capaces de ver directamente con nuestros ojos. La luz, o luz visible, cubre un diminuto rango de energías de la REM; en términos de la figura adjunta, vemos los colores de la luz visible en un rango de 0.4 a 0.7 micrones (millonésimas de metro), que corresponden a los extremos azul y rojo del espectro visible. A valores más pequeños ya no la vemos y la llamamos ultravioleta; a valores mayores tampoco la vemos y la llamamos infrarrojo, etc. Así que nuestro sistema visual, formado principalmente por los ojos y el cerebro, es capaz de percibir de manera directa la radiación electromagnética, e incluso somos capaces de discriminar entre diferentes energías de la REM, y justo a esas es a lo que llamamos colores: las diferentes energías de la luz (o sea, del espectro electromagnético que vemos directamente). Sería divertido si de manera análoga pudiéramos ser capaces de percibir directamente las ondas de radio (por poner un ejemplo); en ese caso, podríamos ‘sintonizar’ directamente nuestros cerebros para oir directamente la radio o ver directamente la televisión dentro de nuestra cabeza sin necesidad de ningún cacharro como un televisor o una radio. ¡Jeje!

Sí, ya sé lo que os estáis preguntando. ¿Cómo es que podemos ver la luz pero no otras energías de la REM, como los rayos X o las ondas de radio? Bueno, la verdad es que supermán sí que tiene visión de rayos X, pero es que él viene de otro planeta alrededor de otra estrella. ¡SÍ! Justo esa es la respuesta:¡el Sol!¡nuestra estrella! El Sol, como todo objeto caliente, emite radiación electromagnética con una cierta distribución de energías (figura), y resulta que la superficie del Sol, que está a unos 5800 grados, emite el máximo de energía en el rango de la luz visible. Es por eso que los animales terrestres hemos evolucionado un sistema de detección de la radiación electromagnética que está finamente ajustado para detectar el máximo de la radiación que viene del Sol, la infalible fuente de energía de la vida en nuestro planeta Tierra.

De cómo el jaguar consiguió sus manchitas.

Mi director de tesis doctoral, Michael V. Penston, me enseñó mucho; mucho más que a madurar como científico. Me enseñó a reir a carcajada limpia, me aficionó a la lectura sobre la evolución biológica; claro que también me enseñó todo (o mucho) de lo que sé sobre astronomía, en particular sobre espectroscopía. Fuí tremendamente afortunado de disfrutar de su conocimiento y cariño durante los años que coincidimos, antes de que la parca se lo llevara tan injustamente pronto. También me leía cuentos de Rudyard Kipling.

Me encantaban “Los cuentos de así fue” (“Just so stories”). En “Cómo el leopardo consiguió sus manchas”, Kipling se fija en los animales de la altiplanicie sudafricana, como el leopardo, la jirafa o la cebra entre otros, y cuenta que la aparición de las manchas y rayas de su piel es debida a un proceso evolutivo. De hecho, afina un poco más y lo explica como un ejemplo de lo que en evolución se llama el efecto reina roja, “… en nuestro país necesitas correr todo lo que puedas para mantenerte en el mismo sitio…”, que refiere a la famosa escena de “Alicia a través del espejo” del genial Lewis Carroll. En biología evolutiva, Leigh Van Valen introdujo el efecto reina roja para referirse a la coevolución de especies relacionadas entre sí. Se critica a Kipling porque la manera en que lo cuenta (y no perdamos de vista que es un cuento), cae en la fácil trampa de explicar la evolución como finalista en lugar de como resultado de cambios aleatorios adaptativos (trampa en la que caemos a menudo consciente o inconscientemente en el lenguaje coloquial a la hora de explicar la evolución). Como quiera que sea (no sé nada de evolución y el tema es muy debatido entre los expertos), para mí, además de la belleza de los relatos, resulta genial que a finales del siglo XIX Kipling incluyera en sus cuentos nociones rudimentarias de evolución.

El misterio de cómo se forman las manchas en la piel no reside solo en cual es su origen evolutivo, sino también en cómo se forman en la práctica: en sus generadores genéticos, su embriogénesis, su fisiología, (ver el artículo de Hoekstra 2006). Este problema forma parte de un tipo más general de problemas a los que el biólogo y matemático escocés D’Arcy Thompson prestó atención en su obra clásica “Sobre el crecimiento y la forma” (1917). Hay mucha bibliografía al respecto. El prolífico editor y divulgador Philip Ball tiene una trilogía reciente que me encantó leer, “Nature’s patterns: a tapestry in three parts. Shapes. Flow. Branches”. Para los sesudos expertos físico-matemáticos, una referencia muy completa es el trabajo de revisión de Cross y Hohenberg “Pattern formation outside equilibrium”, que se basa en modelos
morfogenéticos de reacción-difusión (propuestos por vez primera por el genio de Alan Turing en 1952), y en patrones creados por la dinámica de los sistemas vivos, como los trabajos de Murray (ver su artículo en Scientific American en la lista de referencias).
Entre otros específicos tratan el problema de los dibujos en la piel de mamíferos en su ecuación 11.8 y las figuras 94 y 95. Para los sesudos expertos en genética, Eizirik et al (2010) deducen que los dibujos (usando gatos como modelo experimental) se forman por la sucesión consecutiva de dos procesos diferenciados: en primer lugar un mecanismo de desarrollo orientado espacialmente que produce un patrón específico de diferenciación celular, seguido de un mecanismo de pigmentación orientada que regula los perfiles de síntesis de melanina sobre las células del patrón anterior.

Las cebras, ¿son blancas con rallas negras o negras con rayas blancas? Prothero y Schoch (2003) demostraron que la segunda es la opción correcta. La piel base de la cebra es negra, y sobre ella se expresan las bandas blancas. Recordemos de una entrada anterior en este blog (Azul) que la coloración negra se debe a la expresión de la eumelanina, mientras que los tonos rojizos son debidos a la feomelanina. Así que realmente lo que ocurre en la cebra es que la eumelanina deja de expresarse en las células de la epidermis correspondientes a las zonas blancas. Es como si esas zonas fueran totalmente albinas. ¡Ojo! que las zebras albinas no son completamente blancas, sino que las zonas negras son mucho más claras (grises). Curiosamente, el color base de las cebras jóvenes es pardo, lo que implica que las jóvenes expresan una mezcla de eu- y de feo-melanina, y pierden esta última cuando son adultas (ver la preciosa foto de Luke Burrage). Me resulta llamativo que los expertos sigan sin ponerse de acuerdo sobre la razón evolutiva de las bandas en la cebra, aunque las explicaciones refieren diversas variantes de camuflaje por confusión visual: por ejemplo, en una manada en movimiento resultaría muy confuso para una leona fijar la atención en una cebra en particular en tal maremagnum de rayas en movimiento. Recientemente Egri et al (2012) han propuesto experimentalmente que las bandas contribuyen a la depolarización de la luz que es con la que se guían los tábanos, de manera que en este caso sería una manera de defenderse de estos tan molestos y peligrosos insectos, más eficiente que el espantarlos con el consabido movimiento de la cola.

De nuevo, encontramos aquí el papel fundamental de la expresión de la melanina. En próximas entradas veremos otros efectos muy interesantes de este versátil polímero en contextos totalmente diferentes de la fisiología animal.

REFERENCIAS:

Los cuentos de así fue, Rudyard Kipling, Editorial AKAL

http://es.wikipedia.org/wiki/Just_So_Stories

J. D. Murray  http://www.crm.umontreal.ca/~durand/Murray-Sc.Am.pdf

http://www.lukeburrage.com/blog/archives/1661

H. E. Hoekstra. 2006. Heredity, 97, 222.

M. C. Cross & P. C. Hohenberg, 1993, Reviews of Modern Physics, 65, 851

E. Eizirik, et al. 2010, Genetics, 184, 267

D. R. Prothero & R. M. Schoch, 2003. Horns, Tusks, and Flippers: The Evolution of Hoofed Mammals. Johns Hopkins Univ Press.

A. M. Turing. 1952. Phil. Trans. R. Soc. London, 237, 37. The Chemical Basis of Morphogenesis.

A. Egri, et al. 2012. Journal of Experimental Biology, 215, 736

Humanae: Pantone piel

Tu piel en mi piel

Me encanta acariciar mi piel. Es un reconocimiento tácito, primitivo, de mi existencia, de mi realidad física. Así he tenido la fortuna de posar ante la cámara de Maritza López para el original proyecto “Músculo Corazón. Maculinidades en México”. La piel es el órgano más grande de nuestro cuerpo, con unos dos metros cuadrados de extensión. Sí, sí que es un órgano con una importantísima variedad de funciones, que nos aisla parcialmente del exterior, regulando la temperatura, proporcionándonos la sensación de tacto, de presión, frío y calor, y actuando como primera línea de defensa, protegiéndonos de los patógenos. De hecho, la piel tiene su propia comunidad de bacterias que suman más de un millón en cada centímetro cuadrado, pertenecientes a 1000 especies diferentes. ¡Hay tantas bacterias en nuestra piel como soles en nuestra galaxia, la Vía Láctea! La piel tiene una estructura muy compleja de la que no vamos a hablar aquí, pero una de sus funciones importantes es la producción de vitamina D cuando se expone a la radiación ultravioleta del sol; vitamina D que es imprescindible para poder asimilar el calcio en nuestros huesos y otros minerales. Me puedo imaginar que esa sensación de bienestar que sentimos cuando nos ponemos al sol como los lagartos tenga mucho que ver con la necesidad de sintetizar la vitamina D, ya que esta no es tan fácil de conseguir en una dieta normal. Por cierto, que los reptiles no solo se ponen al sol para calentarse (ya que no pueden regular su temperatura interior como los mamíferos), sino que también lo hacen para sintetizar la vitamina D; según Ferguson y colaboradores (2003) los camaleones a los que se les administra una dieta pobre en vitamina D pasan más tiempo al sol, implicando que de alguna manera sienten la necesidad.

La vitamina D se sintetiza sobre todo en la parte baja de la epidermis (la capa más externa de la piel), cuya zona interior se conoce como estrato germinativo (formado por el estrato basal debajo y el estrato espinoso encima). Justo ahí es donde se encuentran los melanocitos (ver la entrada Azul en este blog), en el estrato basal (ver figura). La cantidad de sacos de melanina que contienen los melanocitos (bueno, no se llaman sacos, se llaman melanosomas) determina cuanta radiación ultravioleta penetra en el cuerpo (la melanina puede absorver un 99.9% de la radiación UV); estos sacos de melanina se transportan desde la fábrica en los melanocitos hasta su destino en las células adyacentes de la epidermis. Así que, por un lado, la melanina nos protege de la radiación ultravioleta más dañina (que suele producir mutaciones a menudo malignas), y por otro, cuanto menos UV penetra menor es la síntesis de vitamina D.

La cantidad de melanina en la piel es lo que determina la gran variedad en el color de la piel de los humanos. Las pieles más claras dominan en latitudes geográficas elevadas, lejos del ecuador, donde tienen menos cantidad de sol y donde la radiación que llega tiene mucho menos UV (porque los rayos llegan más inclinados y tienen que atravesar un mayor espesor de atmósfera, que absorve el UV). Las pieles más obscuras se localizan principalmente en latitudes bajas, cercanas al ecuador, donde el sol pega mucho más fuerte y la radiación UV es más dañina, así que el cuerpo se protege generando mucha más melanina. El efecto es clarísimo si se representa en un mapa mundi (ver figura); no hay mucho que objetar, pues esta es muy muy parecida a la distribución de radiación UV que llega a la superficie, según muestran los mapas de NASA. Uno pensaría que no hace falta mirar un mapa para darse cuenta de lo obvio y, de hecho, William Wells ya adelantó en 1813 el papel de la evolución en la pigmentación de la piel humana. Es curioso que Darwin negara positivamente esta posibilidad en El Origen del Hombre (capítulo 7):  “Entre todas las diferencias que existen entre las razas humanas, la más notoria y la más pronunciada es el color de la piel. Antes se creía que los diferentes tintes de la piel provenían de la continua exposición a los diferentes climas … Se ha desechado esa opinión principalmente porque la distribución de las varias razas coloreadas, que en su mayoría habitan desde tiempo inmemorial sus moradas actuales, no coincide con las diferencias correspondientes de clima.” De manera que el color de nuestra piel es una prueba clara y evidente de la adaptación evolutiva de los humanos y que, al parecer, ha evolucionado hasta tres veces de manera independiente (en diferentes migraciones evolutivas a distintas zonas del mundo), desde los tonos más obscuros en pieles más pigmentadas hasta los más rosados en pieles mucho menos pigmentadas.

La movilidad rápida, moderna de los últimos siglos ha promovido que ahora habitemos zonas geográficas menos de acuerdo con el color de nuestra piel, de manera que tanto los de piel clara tenemos que protegernos si vivimos en zonas ecuatoriales, como los de piel obscura han de procurarse dosis extra de vitamina D o de sol si viven en latitudes más alejadas del ecuador. Curiosamente, para un mismo tipo de piel (en las pieles menos pigmentadas), las mujeres han evolucionado para ser mucho más pálidas que los hombres, ya que ellas necesitan dosis extras de calcio y, por tanto, más vitamina D para poder fijarlo.

Voy a terminar mencionando un par de ideas geniales sobre la piel que me han encantado en los últimos años. La primera es la película de Peter Greenaway, The Pillow Book, en el que la protagonista, Nagiko, vive su tormentosa vida marcada por el regalo de cumpleaños que su padre, calígrafo, le hace cada año: dibujar en su piel un texto. El otro proyecto surge de la genialidad de la artista brasileña Angelica Dass, que ha creado un catálogo fotográfico de pieles que generan toda una cartografía de color Pantone, el mapa cromático Pantone de la piel humana. El proyecto de Dass se llama Humanae (http://humanae.tumblr.com) y fotografía todo el rango de tonalidad de piel humana con un color Pantone de fondo tomado de una muestra del rostro en cuestión. Simplemente genial.

– Ferguson, G.W., et al., 2003. Do panther chameleons bask to regulate endogenous vitamin D3 production? Physiological and Biochemical Zoology, v.76, p.52.

– S.F. Schaffner & P.C. Sabeti, 2008. Evolutionary adaptation in the human lineage. Nature Education 1(1):14

– Pantone es la autoridad de facto en la estandarización de colores y mapas de color a nivel mundial.

Azul

Ojos verdes son traidores
azules son mentireiros
los negros y acastañados son firmes y verdadeiros.

‘Güerito de ojos azules’ es como me describen en México; parece que aquí somos muy apreciados. Siempre he pensado que esto tendría que ver con alguna costumbre social de descriminación étnica en favor de los europeos frente a los nativos. Pero aunque esta hipótesis tenga parte de verdad (lo cual no sé), ahora parece que puedo estar equivocado. Un estudio publicado este año en PLOS|one, por investigadores de la Universidad Carolina de Praga, concluye que los ojos castaños y obscuros transmiten una mayor sensación de confianza que los ojos azules. Así que, al fin y al cabo, la canción popular gallega parece que, de alguna manera, encierra una de esas verdades acumuladas con el paso del tiempo por el acervo popular. Los resultados de este estudio son un poco más sutiles, pero dejo los detalles en la referencia al final para aquellos más interesados.

El caso es que, ¿qué hace que tengamos ojos de colores diferentes? El color de los ojos y la pigmentación de la piel son responsabilidad de la melanina. Esta también es responsable, a través de mecanismos diferentes que ya iremos viendo, de muchos de los colores en animales: el verde de las largas plumas que adornan el quetzal macho, o el azul del martín pescador; en general de los colores de las plumas, de los colores de las alas de las mariposas, de nuestra piel más clarita (‘güerita’) o de cómo nos ponemos morenos cuando tomamos el sol.

La melanina es una proteína que se fabrica en unos orgánulos llamados melanosomas dentro de unas células especializadas, los melanocitos. Las hay de dos tipos: la eumelanina es la responsable de los colores obscuros y pardos (de la piel, el pelo, las plumas, etc); cuanta más eumelanina contienen los melanosomas, tanta más protección frente a la radiación ultravioleta, y más obscuros aparecen la piel, los ojos, etc. La  feomelanina es la responsable de los tonos rosa de los labios, los pezones, la vagina, el glande, o de las pelirrojas. La eumelanina está pluriempleada, ya que no solo nos protege de la radiación dañina, sino que también se utiliza en los invertebrados como materia prima para fabricar unas jaulas en las que se encapsulan los patógenos invasores a los pocos segundos de que ocurra una infección.

Quizá hayan notado que muchos bebes (sobre todo los de tipo caucásico) tienen los ojos azules cuando nacen, aunque a las pocas semanas a menudo cambian de color y se obscurecen. Esto se debe al proceso de maduración de los melanocitos, que necesitan este tiempo para poner en marcha el mecanismo de fabricación de la melanina. O sea, que los ojos azules son los que tienen menos melanina.

La razón es que la melanina absorbe la radiación; así que cuando la tenemos en mucha cantidad, la apariencia es obscura, pero si no hay melanina, cuando la luz llega al iris se dispersa (efecto Tyndall) según la cuarta potencia de la frecuencia. Como la luz azul es de mayor frecuencia que la roja, entonces se dispersa mucho más, de manera que en los que tenemos poca melanina la luz difundida en el iris nos da ese tan deseado color azul de ojos. La física de mis ojos azules; la química de tus ojos negros.

Hay otros azules familiares en la naturaleza. El azul del cielo se debe a un efecto muy parecido, pero las moléculas de aire responsables de dispersar la luz en la atmósfera son más pequeñas que las partículas en el iris, y la ley física que describe el azul de la bóveda celeste lleva el nombre de Rayleigh.

Al color del mar contribuyen varios factores. Las moléculas de agua son las responsables del color azul, pero existen muchas partículas disueltas de distintos tamaños que tienden a darle un color más verdoso, dependiendo de la turbidez. Hokusai reflejó varias tonalidades en La Gran Ola de Kanagawa, mi favorita de las 36 vistas del Fuji. En los días claros, el reflejo del cielo también contribuye con una pincelada de azul en el lienzo marino. Hay un azul que me atrae poderosamente por su textura, el de masas de hielo, al aire libre, en glaciares o en cuevas. La causa de este azul es, de nuevo, la dispersión por moléculas de agua en una masa de hielo con pocas impurezas.

Otro día hablaremos de cómo los flavonoides tintan las flores azules, de cómo la gran mariposa azul obtiene su color estructural, como mis ojos, o como las plumas del martín pescador, o de dónde saca el venenoso alcaloide de su piel la rana dardo azul.

Kleisner et al, http://www.plosone.org

Rojo

Sangre, rosa, vino.

Como en el juego, ¿qué es lo primero que les viene a la mente cuando piensan en rojo?

El rojo se sitúa en un extremo de la sensibilidad de nuestro sentido de la vista al color; el extremo menos energético, el de mayor longitud de onda, alrededor de los 650 nanometros (una separación de 0.65 milésimas de milímetro entre las crestas de la onda electromagnética).

El rojo es uno de los tres colores primarios; los otros dos son el verde y el azul. Esto quiere decir que con la mezcla en distintas proporciones de estos tres colores se pueden obtener todos los demás colores. Este modelo sencillo del color (los hay más complicados, ya los iremos tratando) es consecuencia de la evolución de nuestro sistema visual. Efectivamente, los detectores de la luz en nuestra retina son los conos y los bastoncillos. Los bastoncillos son mucho más sensibles a la luminosidad pero carecen de discriminación al color, son los que usamos para ver de noche (por eso ‘de noche todos los gatos son pardos’). Hay tres tipos de conos que son más sensibles a la luz en longitudes de onda correspondientes al rojo, al verde y al azul, aproximadamente; de ahí que los humanos hemos desarrollado este modelo RGB (Red Green Blue) para el color. Los televisores tienen tres conjuntos de píxeles, RGB, para generar los colores, y las cámaras de fotos, etc. No todos los animales son tricrómatras como los humanos; los hay tretracrómatras que tienen un receptor visual adicional sensible a la radiación ultravioleta, y los hay dicrómatras (la mayoría de los mamíferos). De hecho también hay algunos humanos con variantes genéticas que los hacen tretracrómatras o dicrómatras; en este caso el asunto es como sigue. Resulta que los genes responsables de los conos sensibles al rojo y al verde se encuentran en el cromosoma X (el del azul está en otro cromosoma diferente), así que si un varón (XY) tiene un fallo en esta zona (los dos verdes o los dos rojos), como sólo tiene un X resulta con un defecto de visión (dicrómatra: azul verde verde o azul rojo rojo) que conocemos generalmente como ceguera al color o daltonismo. Sin embargo, las mujeres tienen XX, por lo que un defecto en uno de los colores en un X daría como resultado cuatro conos con distintas sensibilidades, de manera que existe la posibilidad de mujeres tetracrómatras. Y digo la posibilidad porque el tema no está muy claro: no hay casos totalmente seguros, y las predicciones van desde un pequeño porcentaje de las mujeres hasta el cincuenta por ciento.

Disgreso. Yo realmente quería hablarles del color rojo. ¿Es lo mismo el rojo de la sangre, que el de una rosa o el del vino tinto? El rojo de la sangre proviene de las células sanguíneas rojas (eritrocitos). La sangre es el principal medio de suministro de alimento y energía a las células de todo el cuerpo (y, al mismo tiempo, remueve los desechos de las mismas). Cada célula roja de la sangre contiene unos 300 millones de moléculas de hemoglobina; esta proteína carga con hasta cuatro moléculas de oxígeno (O2). Los eritrocitos recogen las moléculas de oxígeno en los pulmones, ligándolas a los respectivos átomos de hierro que presiden los cuatro grupos hemo que tiene cada hemoglobina; las transporta por el resto del cuerpo, a través de la red arterial, hasta las células, que las usarán como combustible. La sangre arterial es rojo intenso porque está oxigenada. ¡Cada pequeña célula roja de la sangre puede transportar hasta mil millones de moléculas de oxígeno! Cuando los eritrocitos sueltan su valiosa carga de combustible, el color rojo se vuelve más anodino, apagado, y la sangre regresa a través del circuito venoso a los pulmones a reponer su carga. Por cierto, no todos los animales son de sangre roja; la sangre en invertebrados usa cobre o cloro en lugar de hierro para ligar el oxígeno, lo que le da un color azul o verde, respectivamente.

Oxígeno y hierro son dos átomos muy importantes de referencia en el estudio de la evolución química del Universo. Entre el minuto 3 y el 20 de existencia del universo, que ahora tiene 13700 millones de años, se formaron todos los átomos de hidrógeno, de helio y de litio. Sí, ese helio que inconscientemente malgastamos para hacer flotar los globos, tiene 13700 millones de años. El resto de todos los átomos, C, N, O, Ca, … hasta el hierro, se formaron en un entorno bien diferente: cuando el universo tenía unos 500 millones de años se formaron las primeras estrellas, y es en el interior de las estrellas donde los núcleos de hidrógeno, y los núcleos de helio se fusionan para dar núcleos de carbono, oxígeno … hasta el hierro. Las estrellas no pueden formar núcleos más pesados que el fierro en su interior durante el transcurso normal de su vida; sólo cuando las estrellas más masivas explotan al final de sus días como una supernova es que se formar los otros átomos más pesados. Los astrofísicos utilizamos la abundancia de los átomos de oxígeno como patrón de las abundancias químicas en las nebulosas, y utilizamos el hierro como patrón de las abundancias químicas en las estrellas.

De nuevo me voy por las ramas; regresemos al rojo. Entonces, como el caso de la sangre, ¿el hierro oxidado es también el responsable del rojo de una flor o del vino tinto? El rojo de las plantas se debe a una familia de compuestos que se denominan antocianinas (de la familia de los flavonoides). En la figura se compara el espectro de absorción de una antocianina típica con el de la clorofila, y se puede ver cómo la clorofila absorbe la luz roja, y por eso vemos verdes las hojas con mucha clorofila, mientras que la antocianina absorbe la luz del amarillo hasta los azules, y por eso vemos rojas las flores y frutas con mucha antocianina. Las antocianinas son también las responsables del color rojo del vino tinto. Pero se va haciendo tarde, y hablar del vino me recuerda que es la hora de darse un respiro y disfrutar de una buena copa de tinto.

Esta noche, cuando al final de una larga jornada se deslicen entre las sábanas y apaguen la luz, con el sentido de la vista en reposo, oigan como la sangre circula por su cuerpo, repartiendo energía a sus células con cada respiración; relajados, piensen que esos mismos átomos de hierro y de oxígeno que ahora circulan en su sangre se formaron hace miles de millones de años en el interior de una lejana estrella.

Espectro de la hemoglobina: http://omlc.ogi.edu/spectra/hemoglobin/

Color. Una invitación.

Embriagado de amor,
conspirado en rojo vino,
arranqué la roja flor,
que una gota de sangre llevó su espino.

Cien metros de frondosa rosaleda rojo carmín adornan mi mirada y alegran mi espíritu cuando oteo a través de la ventana del salón. Pero, ¿qué es el rojo? Y ya puestos, ¿qué es el color? ¿También ven las rosas de color rojo mis vecinas del primero? Mi amigo Roberto es daltónico y hace años que se compró un láser de color azul para dar sus conferencias ya que él no vé el color rojo tan claro como otros colores. Entonces, ¿de qué color ve la sangre mi amigo? Y el vino, ¿de qué color vé el vino tinto? Oye, y ¿qué es el daltonismo? ¿Eso significa que el rojo de las rosas no es algo tan absoluto? Bah! qué tonterías dices; el rojo es el rojo; el verde, verde; el azul, azul. Gertrude Stein lo expresó magistralmente en su famoso aforismo “a rose is a rose is a rose is a rose.”

Detrás de algo tan cotidiano como el rojo de una rosa, o el rojo de la sangre que gotea cuando, al espontáneamente querer cortarla, una espina perfora la dermis de mi mano; detrás de una experiencia tan común que apenas pasa desapercibida, se encuentra toda una aventura de conocimiento que va desde la física del color, a su detección por nuestro sistema ocular, y su percepción por la sofisticada neurología del sistema visual. Una aventura para la que necesitamos meter en la mochila algo de física, algo de química, de óptica, de fisiología, de genética, de neurología y de sicología. Sin el concurso de todas estas disciplinas no nos sería posible entender cabalmente la percepción del color en toda su complejidad y belleza.

Ahora bien, como dice Sam Cooke en ‘Wonderful World’, quizá no sea necesario cargar con todo ese bagage de conocimiento formal para disfrutar del color del mundo. Y, con toda seguridad, la noción de que podemos percibir, entender, poderosamente el color viene sustentada por una larga tradición de los grandes artistas del color; tantos maestros que a lo largo de la historia han sabido interiorizar el color y expresarlo profundamente, desde las cuevas de Altamira, el barroco de Murillo, el surrealismo de Dalí, el luminismo de Sorolla o el sol del membrillo de Antonio López, todos ellos han ‘entendido’ el color, sin la necesidad de tanta ciencia formal. Como seres sensibles hemos evolucionado para hacer provechosa la percepción, y para disfrutarla; y sin embargo, esto no es incompatible con el placer del conocimiento. El saber sobre el cómo y el porqué de nuestras experiencias no las hace más anodinas, sino antes bien al contrario, doblemente disfrutables. Sirvan estas breves palabras de invitación preámbulo para explorar juntos el color en la naturaleza en sucesivos encuentros futuros en esta página.

El proceso de ‘ver’ es mucho más que la ‘simple’ óptica del aparato ocular. A menudo se compara el ojo con una cámara fotográfica, con su lente de entrada, su pupila de apertura variable (el diafragma), la óptica de enfoque, y el detector; que en el ojo tienen su contrapartida en la córnea, la pupila/iris, el cristalino y la retina. Cada uno de estos elementos y su funcionamiento en conjunto son un precioso ejemplo de evolución, tan interesante que el ojo se ha inventado independientemente varias veces a lo largo de la evolución en diferentes especies (como en la ortiguilla de mar, en el pulpo o en el ser humano); incluyendo la más reciente en forma de cámara fotográfica. (Entre paréntesis diremos que la reinvención de una misma función de manera totalmente independiente se conoce como convergencia evolutiva.)

Y sin embargo, la ‘verdadera’ percepción del color está en el cerebro. El ojo se encarga de detectar los estímulos visuales externos y transformarlos en impulsos nerviosos (los detectores de color en la retina son los conos, principales autores de la fototransducción), que se propagan a través del nervio óptico, en un alarde de virtuosismo de entrecruzamientos bi-laterales, hasta el núcleo geniculado lateral (NGL, una especie de estación intermedia de procesamiento), desde donde la información se propaga a diferentes zonas del cerebro, pero sobre todo a la corteza visual primaria (CVP) en la parte trasera del cerebro. Claro que toda la travesía de la información luminosa, desde que penetra a través de la córnea hasta que los impulsos nerviosos llegan a la CVP puede y se ve afectada por las particularidades fisiológicas y genéticas de cada uno, pero es el cerebro el que da sentido a estos impulsos en un proceso positivamente activo de recreación (de invención creativa) de la realidad externa. Queda mucho por entender sobre las bases fisiológicas de la percepción del color, pero en la actualidad parece claro que el análisis y la codificación del color no está separada de la de los otros atributos visuales primarios, como la forma o el movimiento. Y aunque hemos mencionado algunas zonas del cerebro que juegan un papel especial en la percepción del color (como el NGL o la CVP), la visión del color emerge a través de la actividad combinada de las neuronas en múltiples áreas.

Dedicaremos parte de estas páginas en futuras entradas a dar paseos a través de las distintas disciplinas de la mano del color; de cómo se produce en la naturaleza, y de cómo lo percibimos. Desde aquí les invito a hacerse preguntas sobre el color y a trasladárnoslas, para que juntos disfrutemos del color del paisaje en nuestros paseos.

K. R. Gegenfurtner & D. C. Kiper, 2003, Annu. Rev. Neurosci. 26, 181

http://www.nature.com/nrn/journal/v6/n3/fig_tab/nrn1630_F4.html