Το χρώμα στη φύση: σκέψου ροζ Understand article

Τι κοινό έχουν τα καρότα και τα φλαμίνγκο; Λίγα, με την πρώτη ματιά, αλλά σκεφτείτε καλύτερα. Οι λαμπερές, ρόδινες αποχρώσεις τους έχουν εντυπωσιακά παρόμοια προέλευση.

Έχετε αναρωτηθεί από πού προέρχονται τα χρώματα στη φύση; Γιατί ορισμένα φυτά είναι πράσινα ενώ άλλα κόκκινα ή γιατί ορισμένα ζώα είναι μαύρα, λευκά ή διάστικτα;

Κάθε φυσικό χρώμα υπάρχει για κάποιο λόγο, που μπορεί να εξαρτάται από το είδος του οργανισμού, τις περιβαλλοντικές συνθήκες που ζει και την εξέλιξη του.

Ωστόσο, αυτά τα χρώματα έχουν όλα κάτι κοινό: την επιστήμη πίσω από αυτά!

Κάθε ορατό χρώμα προκύπτει από μια μικρή περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που ονομάζεται ορατή περιοχή. Τα μήκη κύματος αυτής της περιοχής, από περίπου 400 έως 700 nm, συνδέονται με διάφορα χρώματα. Συλλογικά εμφανίζονται ως «λευκό φως».

Όταν ένα έγχρωμο αντικείμενο απορροφά ορατό φως, αντανακλά ορισμένα μήκη κύματος. Αυτό το ανακλώμενο τμήμα φωτός φτάνει στον αμφιβληστροειδή χιτώνα των ματιών μας και αντιστοιχεί στο χρώμα που βλέπουμε. Ο αμφιβληστροειδής χιτώνας έχει δύο ειδών φωτοϋποδοχέων, τα ραβδία και τα κωνία, τα οποία μας επιτρέπουν να αντιλαμβανόμαστε διαφορετικά χρώματα και φωτεινότητες.

Πώς προκύπτει λοιπόν το ροζ χρώμα στη φύση; Στα φυτά, τα άνθη και τα ζώα, το ροζ χρώμα συνδέεται άρρηκτα με τη χημεία και με διάφορες κατηγορίες μορίων που αντανακλούν διαφορετικές αποχρώσεις του ροζ.

Η χημεία του ροζ: Ανθοκυανίνες, βεταλαΐνες και αιμοσφαιρίνες

Η πρώτη κατηγορία μορίων είναι οι ανθοκυανίνες, υδατοδιαλυτές χρωστικές που ανήκουν στην οικογένεια των φλαβονοειδών και υπάρχουν σε ορισμένα φυτά και άνθη.^[1] Οι ανθοκυανίνες είναι υπεύθυνες για πολλά χρώματα που κυμαίνονται από πορτοκαλί-ροζ-κόκκινες αποχρώσεις (πελαργονιδίνη), έως μοβ (κυανιδίνη) και σκούρες μοβ-μπλε (δελφινιδίνη).

Ορισμένες ανθοκυανίνες βρίσκονται σε ορισμένα μόνο άνθη, όπως η πεονιδίνη που βρίσκεται σε ορισμένες ροζ κινεζικές ποικιλίες παιώνιας. Οι περισσότερες ανθοκυανίνες έχουν την ικανότητα να αλλάζουν χρώμα ανάλογα με το pH. Για το λόγο αυτό, ορισμένα άνθη που περιέχουν αυτή τη χρωστική ουσία μπορούν να αλλάξουν χρώμα από μπλε σε ροζ ανάλογα με το pH του εδάφους.

Ένα παράδειγμα αυτής της συμπεριφοράς φαίνεται στις ορτανσίες, μια μεγάλη ομάδα ανθοφόρων φυτών που προέρχονται από την Ασία και την Αμερική. Τα άνθη της ορτανσίας είναι συνήθως λευκά, αλλά μπορεί να εμφανίζουν μια ποικιλία ροζ, κόκκινων, μοβ και μπλε αποχρώσεων λόγω των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ροζ ανθοκυανινών του φυτού και των ιόντων αργιλίου του εδάφους. Σε χαμηλό pH (κάτω από 7), το φυτό μπορεί να απορροφήσει ιόντα αργιλίου και τα άνθη γίνονται μπλε λόγω του σχηματισμού ενός συμπλόκου μεταξύ ανθοκυανινών και αργιλίου. Όμως σε βασικό έδαφος (με pH πάνω από 7), τα ιόντα αργιλίου είναι λιγότερο διαθέσιμα στο φυτό και έτσι τα άνθη εμφανίζονται ροζ ή κόκκινα. Αυτή η συμπεριφορά, τους χάρισε το προσωνύμιο «μεταβλητά τριαντάφυλλα». ^[2]

Μια άλλη κατηγορία μορίων που είναι υπεύθυνα για τις ροζ αποχρώσεις στα άνθη είναι οι βεταλαΐνες, μια ομάδα ισχυρών αντιοξειδωτικών ουσιών που χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: βητακυανίνες, με χρώματα που κυμαίνονται από κοκκινωπό έως μοβ και βηταξαντίνες, με χρώματα από κίτρινο έως πορτοκαλί.

Αυτή η χρωστική μπορεί να βρεθεί σε πολλά φυτά της τάξης των Καρυοφυλλώδών, όπως οι βουκαμβίλιες και ορισμένα παχύφυτα (συμπεριλαμβανομένων των κάκτων),^[3] και υπάρχει επίσης σε μεγάλες ποσότητες στα παντζάρια. Η πιο άφθονη βητακυανίνη στα παντζάρια είναι η βεθανίνη, η οποία χρησιμοποιείται και ως φυσική βαφή με το όνομα «κόκκινο παντζαριού».

Οι βεταλαΐνες και οι ανθοκυανίνες βρίσκονται μόνο στα φυτά και έχουν τον ίδιο ρόλο: προσελκύουν έντομα επικονίασης με τα έντονα χρώματα τους και προστατεύουν τα άνθη από τις υπεριώδεις ηλιακές ακτίνες, απορροφώντας τες. Ωστόσο, οι ανθοκυανίνες και οι βεταλαΐνες δεν έχουν βρεθεί ταυτόχρονα σε κανένα φυτό.^[3]

Πολλά ζώα έχουν επίσης ροζ αποχρώσεις στο δέρμα ή το φτέρωμά τους, οπότε τί κρύβεται πίσω από τα χρώματά τους; Στα ζώα, το χρώμα μπορεί να προκύψει από μόρια όπως οι αιμοσφαιρίνες, πρωτεΐνες που υπάρχουν στα ερυθρά αιμοσφαίρια όλων των σπονδυλωτών ζώων και στα κυκλοφορικά υγρά πολλών ασπόνδυλων (σκουλήκια, μερικά αρθρόποδα, εχινόδερμα και μερικά μαλάκια). Είναι υπεύθυνες για τα ροζ έως κόκκινα χρώματα που φαίνονται στο λειρί και το προγούλι πτηνών και στο δέρμα ορισμένων πρωτευόντων.

Οι αιμοσφαιρίνες έχουν την ικανότητα να συνδέονται με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο στους πνεύμονες, τα βράγχια ή άλλες αναπνευστικές επιφάνειες του σώματος και να παρέχουν οξυγόνο στους ιστούς. Κάθε μόριο αιμοσφαιρίνης περιέχει τέσσερα ιόντα σιδήρου (Fe²⁺) που μπορούν να μεταφέρουν οξυγόνο από τους πνεύμονες στους ιστούς και διοξείδιο του άνθρακα από τους ιστούς στους πνεύμονες. Λόγω της παρουσίας σιδήρου, η αιμοσφαιρίνη έχει ένα ροζ-κόκκινο χρώμα. Η ένταση του χρώματος οξύνεται όταν ο σίδηρος συνδέεται με το οξυγόνο και εξασθενεί όταν συνδέεται με το διοξείδιο του άνθρακα.

Τι συνδέει τα φλαμίνγκο και τα καρότα;

Υπάρχει μια κατηγορία φυσικών χρωστικών που συνδέει τον κόσμο των φυτών με τον κόσμο των ζώων: τα καροτενοειδή! Αυτή είναι μια κατηγορία περισσότερων από 750 φυσικών χρωστικών που παράγονται από φυτά, φύκη και φωτοσυνθετικά βακτήρια. Έχουν κοινή δομή αποτελούμενη από μια μακριά αλυσίδα συζευγμένων διπλών δεσμών με δομές δακτυλίου άνθρακα στο ένα ή και στα δύο άκρα του μορίου.^[4] Αυτή η δομή είναι ζωτικής σημασίας για την απορρόφηση του φωτός και είναι ο λόγος για τον οποίο τα καροτενοειδή είναι πολύχρωμα.

Όταν ένα μόριο απορροφά φωτεινή ενέργεια, τα ηλεκτρόνια του, τα οποία κανονικά βρίσκονται σε ένα ενεργειακό επίπεδο που ονομάζεται «κατάσταση ελάχιστης ενέργειας», ωθούνται σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και το μόριο εισέρχεται σε «διεγερμένη κατάσταση». Όσο πιο συζευγμένο είναι το σύστημα, τόσο μικρότερη είναι η διαφορά ενέργειας μεταξύ αυτών των δύο καταστάσεων και επομένως απαιτείται μικρότερη ποσότητα φωτεινής ενέργειας για τη διέγερση των ηλεκτρονίων. Σε μόρια με πολλούς συζευγμένους πολλαπλούς δεσμούς, αυτή η απορρόφηση φωτός μπορεί να συμβεί στην ορατή περιοχή ενώ το υπόλοιπο ανακλώμενο φως φτάνει στα μάτια μας και αντιλαμβανόμαστε ένα χρώμα.

Μικρές διαφορές στη χημική δομή των καροτενοειδών μπορεί να αλλάξουν το χρώμα τους από κίτρινο σε πορτοκαλί, ροζ και κόκκινο. Τα καροτενοειδή υπάρχουν φυσικά στα καρότα, αλλά και στις ντομάτες, τα ροδάκινα και τα γκρέιπφρουτ!

Είναι ενδιαφέρον ότι ένα καροτενοειδές βρίσκεται τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα: η ασταξανθίνη. Συντίθεται από ένα μικροφύκος, το Haematococcus pluvialis, το οποίο την παράγει για να εξουδετερώσει τις ελεύθερες ρίζες που σχηματίζονται κατά την έκθεση στις ακτίνες UV του ηλιακού φωτός, προστατεύοντας έτσι τον οργανισμό από μεταλλάξεις. Η ασταξανθίνη είναι μια αντηλιακή κρέμα μικροφυκών!

Πώς περνά λοιπόν αυτό το καροτενοειδές από τα φυτά στα ζώα; Μέσα από τη διατροφή τους. Αυτό το μικροφύκος είναι η αγαπημένη τροφή ζώων όπως τα καρκινοειδή, τα οποία έχουν συχνά ροζ χρώμα λόγω της πλούσιας σε ασταξανθίνη διατροφής τους.

Ένα τέτοιο, πολύ μικροσκοπικό καρκινοειδές, το Artemisia salina, είναι η αγαπημένη τροφή δύο συναρπαστικών ζώων: του Phoenicopterus roseus, πιο γνωστό ως φλαμίνγκο και του Platalea ajaja, που ονομάζεται επίσης ροζ χουλιαρομύτα. Αυτά τα πουλιά γεννιούνται λευκά και γίνονται ροζ καθώς αρχίζουν να τρώνε το A. salina (και τη μικροάλγη επίσης). Η ασταξανθίνη από το A. salina απορροφάται στα λίπη που εναποτίθενται στα φτερά, τα προγούλια και τα πόδια των πουλιών, και έτσι προκύπτει η μοναδική ροζ απόχρωση τους.

Το ροζ χρώμα στο φτέρωμα των περισσότερων πτηνών προκαλείται από τα καροτενοειδή, αλλά υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις, όπως το Tauraco erythrolophus (ερυθρόλοφο τουράκο), με το έντονο ροζ χρώμα του κεφαλιού του. Αυτό το λαμπερό χρώμα οφείλεται στην παρουσία της τουρασίνης, ενός άλατος χαλκού μιας πορφυρίνης που εκκρίνεται από τα τουράκος στα φτερά των πτερύγων τους.

Όλες οι πορφυρίνες έχουν μια κοινή δομική μονάδα: έναν ετεροκυκλικό σκελετό που αποτελείται από τέσσερα μόρια πυρρολίου ενωμένα με γέφυρες μεθίνης. Οι πορφυρίνες είναι υπεύθυνες για μια σειρά χρωμάτων, συμπεριλαμβανομένου του ροζ, του καφέ, του κόκκινου και του πράσινου, και βρίσκονται σε πολλά πουλιά, όπως κουκουβάγιες, περιστέρια και άλλα ορνιθόμορφα είδη.^[5]

Άμυνα, μιμητισμός και λάθη: η σκοτεινή πλευρά του ροζ

Το ροζ χρώμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη φύση για διάφορους λόγους, για παράδειγμα, ως μια μορφή άμυνας. Αυτό συμβαίνει στην περίπτωση του Desmoxytes purpurosea, γνωστό και ως χιλιοπόδαρος δράκος, το οποίο είναι ένα αγκαθωτό, τοξικό χιλιοπόδαρο με λαμπερά ροζ πόδια. Προσοχή όμως! Αυτό το χρώμα προμηνύει ένα θανατηφόρο όπλο: το κυάνιο. Το χιλιοπόδαρο παράγει υδροκυάνιο από τους αμυντικούς  αδένες του για να προστατεύει από τα αρπακτικά, γεγονός που προκαλεί χαρακτηριστική μυρωδιά αμυγδάλου (ένα τυπικό άρωμα κυανιούχων).

Ένα άλλο ζώο που χρησιμοποιεί το ροζ για αμυντικούς σκοπούς είναι ο Dactylopius coccus, που ονομάζεται επίσης έντομο-κοχενίλη, το οποίο ζει σε φυτά κάκτων στο Περού και στα Κανάρια Νησιά. Το λαμπερό χρώμα προέρχεται από το καρμινικό οξύ που παράγει το έντομο ως χημικό όπλο κατά των θηρευτών. Μάλιστα, τα ζώα αυτά χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για την παραγωγή της κόκκινης βαφής κοχενίλη.

Αντίθετα, ορισμένα είδη χρησιμοποιούν ροζ για να ταιριάξουν με το περιβάλλον, όπως το Hymenopus coronatus, η Μαλαισιανή Μαντώδης Ορχιδέα. Αυτό το έντομο δεν είναι μόνο ένα μαντώδες αρπακτικό, αλλά και ένα από τα πιο εξελιγμένα παραδείγματα βιομίμησης που συναντώνται στη φύση. Μετά την πρώτη έκδυση, γίνεται από κόκκινο-πορτοκαλί σε ημιδιαφανές λευκό με απαλές ροζ αποχρώσεις. Τα πόδια του αναπτύσσουν προεκτάσεις σαν πέταλα, μια σειρά από καφέ διαμήκεις ραβδώσεις εμφανίζονται στο πάνω μέρος της κοιλιάς και το έντομο γίνεται από όλες τις απόψεις παρόμοιο με ένα λουλούδι ορχιδέας. Με αυτόν τον τρόπο αποκτά ένα διπλό πλεονέκτημα: ως αρπακτικό, μπορεί να αιφνιδιάσει τις μέλισσες, τις μύγες και τις πεταλούδες ενώ ως θήραμα, κρύβεται από πουλιά, θηλαστικά και ερπετά που το κυνηγούν χρησιμοποιώντας την όραση.^[7] Ένας άλλος μετρ του καμουφλάζ είναι ο Hippocampus bargibanti, ένα μικρότερο είδος ιππόκαμπου με μήκος περίπου δύο εκατοστά. Ένας μεγάλος αριθμός ροζ φυματίων στο λαμπερό λευκό σώμα του, το κάνει να μοιάζει από κάθε άποψη με τα κοράλλια, ανάμεσα στα οποία ζει.

Ωστόσο, μερικές φορές η φύση μπορεί να κάνει λάθη, όπως με την Amblycorypha oblongifolia, μια ροζ ακρίδα. Υπάρχει μόνο μία στις 500 πιθανότητες να συναντήσετε αυτό το έντομο. Δεν είναι κάποιο σπάνιο είδος ή κἀποιο ζώο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα. Το χρώμα του οφείλεται σε μια γενετική μετάλλαξη που ονομάζεται «ερυθρισμός» η οποία προκαλεί την υπερβολική παραγωγή κόκκινων χρωστικών που αντικαθιστούν το φυσιολογικό πράσινο χρώμα. Ωστόσο, αυτό αποδεικνύεται μεγάλο εξελικτικό μειονέκτημα για την ακρίδα. Όντας τόσο φανταχτερό, αδυνατεί να καλυφθεί από το χρώμα των φύλλων και έτσι γίνεται εύκολη λεία για άλλα ζώα.

Με λίγα λόγια, είτε ηθελημένα είτε κατά λάθος, η φύση μπορεί να σου δώσει όποια απόχρωση ροζ θέλεις!

---

Download

Download this article as a PDF

---