Si no tengo color azul, ¿por qué se me ve azul?

Figura 1. Morpho menelaus. Imagen: CHUCAO (Wikimedia Commons).

 

¿Te has preguntado alguna vez por qué el color azul es tan escaso en la naturaleza? Son muy pocos los animales que presentan este color. Y en los casos en que aparece el azul, como en las alas de las mariposas, la pluma de un pavo real o el caparazón de un escarabajo, es de un color muy brillante e iridiscente a la luz del sol, pero ni la mariposa, el pavo real o el escarabajo poseen un pigmento que les proporcione ese color. Así que el gran interrogante es ¿por qué son azules?

Veamos primero por qué los animales, y los seres vivos en general, son de un determinado color.

La mayoría de las plantas y animales obtienen o desarrollan sus colores a partir de pigmentos y colorantes químicos. El pigmento principal de las plantas es la clorofila, que les proporciona el color verde y que es necesario para realizar la fotosíntesis. También están los carotenos, responsables del color naranja a las zanahorias y que tiñen de rojo las hojas de los árboles en otoño.

Los colores no existen como tales. Únicamente existen las longitudes de onda de la luz que, al rebotar en un objeto, son percibidas por nuestros ojos e interpretadas por nuestro cerebro como un color.

En todos los casos, los colores que presentan los seres vivos –y también las prendas de ropa o cualquiera de los objetos de nuestro alrededor– se corresponden a las diferentes longitudes de onda de la luz visible que son reflejadas por los mismos. La clorofila es verde porque la mólecula de clorofila absorbe las longitudes de onda rojas, violetas y azules, que usará como energía, pero refleja la longitud de onda correspondiente al verde.

Somos lo que comemos… excepto para el azul

Los animales toman los pigmentos de la dieta. Los digieren y los modifican para mostrar una versión del mismo en una capa exterior, que les proporciona el color. Así, los flamencos son de un color marrón o gris claro al nacer, pero se vuelven rosas al alcanzar la madurez debido a los pigmentos carotenoides contenidos en los miles de crustáceos y algas que ingieren.  Igualmente nosotros, si tuviéramos una dieta a base de zanahorias, el blanco de nuestros ojos sería menos blanco y más anaranjado, al igual que le ocurriría a nuestra piel.

Podemos decir que uno se vuelve del color de lo que come, para colores como el rojo, el naranja o el amarillo. Pero no es así para el azul. Por más que nos hartemos a comer moras, ricas en antocianinas, el pigmento azul por excelencia del mundo vegetal, nuestra piel no va a volverse azul. Esto es porque los pigmentos azules, por algún motivo, son muy difíciles de procesar y retener por los animales. Se cree que se debe a su naturaleza química, al hecho de que al ser hidrosolubles, no pueden almacenarse en el tejido graso, como si ocurre con los carotenoides. Y al hecho de que a pH ácido pierden el color azul.

Tan difícil es la acumulación de un pigmento azul que entre todos los habitantes vertebrados de la Tierra, ya sea mamífero, ave o reptil, no se ha descubierto uno solo que contenga pigmento azul en su cuerpo.

Ingeniería para conseguir el azul

Pero observad la fotografía que ilustra la entrada. Corresponde a un ejemplar de la mariposa Morpho menelaus, una especie originaria de centro y sur de América, con una alas de un color azul brillante muy intenso, que pueden alcanzar un tamaño de hasta 15 cm. A pesar de su espectacularidad, el color de las mismas no se debe a ningún pigmento azul. Son azules pero no como lo es el verde de las plantas. Su color es consecuencia de su estructura interna. Sucede lo mismo con casi todos los azules que vemos en la naturaleza: el azul metálico de los insectos, el plumaje azul de las aves o el azul de los ojos. En todos ellos el color se produce por la interacción física de la luz con estructuras muy pequeñas, de escala nanométrica (¡una millonésima parte de un milímetro!).

Los colores estructurales no dependen de la composición química del cuerpo sino de la microestructura del material.

En el caso de las alas de la mariposa, aunque a simple vista parecen planas, si hiciéramos un zoom, veríamos que están formadas por multitud de diminutas escamas.

Si nos acercamos todavía más, veríamos que las escamas están a su vez divididas en crestas y esas crestas divididas en estructuras más pequeñas, formando al final unas estructuras con forma de abetos.

Estas estructuras tienen un tamaño tal que cuando la luz incide sobre ellas, sólo la longitud de onda que corresponde al azul tiene el tamaño exacto para poder ser reflejada.

Figura 2. Boceto de microestructuras con forma de abeto en una escama de mariposa Morpho. Imagen: Chiswick Chap (Wikimedia Commons).

 

Tenemos otro ejemplo en las bayas de  Pollia condensata, una planta con color estructural que es el más intenso conocido en cualquier ser vivo.

Figura 3. Pollia condensata. Imagen: Juliano Costa (Wikimedia Commons).

 

Pollia es un género de una planta tropical que produce un fruto parecido a una mora, de un intenso color azul metálico. El fruto no pierde su color ni con el tiempo ni con la muerte de la planta. De hecho, los frutos siguen brillando después de un siglo ya que no hay pulpa que se pueda pudrir no unos pigmentos que se puedan ir degradando. Al no poderse extraer ningún pigmento azul, los científicos estudiaron su estructura.

El azul intenso se debe a la especial disposición de las microfibrillas de celulosa en las paredes de las células más externas del fruto. Las microfibras se disponen en capas paralelas, que van adoptando forma de hélice. La periodicidad de la hélice, determinada por la medida de las microfibrillas y los espacios entre ellas, hace que al incidir la luz, la que más se refleja es la que tiene la longitud de onda correspondiente al azul. Además, las células actúan como microrreflectores, lo que hace que el fruto se vea de un color muy brillante.

Aunque nos hemos centrado en el azul, no hay que pensar que este es el único color que la evolución ha obtenido por un mecanismo estructural.

Figura 4. Un ala de mariposa a diferentes escalas de magnificación, donde se pueden apreciar las microestructura de quitina que actúan como una red de difracción. Imagen: Michael Apel (Wikimedia Commons).

 

La mayoría de los colores brillantes de las aves, los patrones en las alas de las mariposas, la iridiscencia del caparazón de los insectos o el color del calamar son también colores estructurales.  

Los colores estructurales no son un invento reciente de la evolución, aunque los estemos comprendiendo ahora. Estas estructuras de ingeniería surgieron por primera vez durante la explosión Cámbrica, hace más de 500 millones de años, cuando los organismos desarrollaron los primeros ojos y con ellos la capacidad de percibir la luz y la sombra y el color.  Pero no fue la única vez. Puesto que están presentes en todos los grandes grupos de organismos, con diferentes formas y estructuras, se piensa que han surgido en múltiples ocasiones a lo largo de la evolución, teniendo para los animales la misma función que el de los colores por pigmentos: ocultarse de los depredadores, servir como advertencia, comunicarse o atraer a la pareja.

El color azul, muy difícil de conseguir como pigmento, prácticamente sólo se ha conseguido en los seres vivos mediante el color estructural.  Puede decirse que la evolución, para llegar al azul, halló mediante la física el camino que no había logrado mediante la química.

Bibliografía:

Algarabía: El azul en la naturaleza

Fogonazos: Por qué el azul es tan raro en la naturaleza.

JR Alonso: Color estructural en plantas

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