The Chemistry of The Colours of Blood

Halloween on melkein täällä, mikä edellyttää monien pukujen kohdalla runsasta tekoveren kastelua ulkonäön täydentämiseksi. Sinulla on luultavasti jo melko hyvä käsitys siitä, miksi tekoveri jäljittelee ihmisveren punaista väriä. Punainen ei kuitenkaan ole ainoa veren väri – sitä on myös sinistä, vihreää, violettia ja jopa väritöntä – ja tämä johtuu erityisistä kemikaaleista, jotka muodostavat veren eri organismeissa.

Aloitetaan siis siitä, mitä jo tiedämme. Useimmat ihmiset ovat varmasti oppineet, että ihmisen ja useimpien muidenkin selkärankaisten veri on punaista, mikä johtuu hemoglobiinista, punasoluissa olevasta suuresta proteiinista, jonka rakenteessa on rauta-atomeja. Hemoglobiini on niin sanottu hengityspigmentti, ja sillä on elintärkeä tehtävä kehossa, sillä se kuljettaa happea ympäri kehoa soluihin ja auttaa hiilidioksidia takaisin keuhkoihin, josta se voidaan uloshengittää. Suuri proteiini koostuu neljästä pienemmästä yksiköstä, jotka puolestaan sisältävät pieniä osia, niin sanottuja heemejä, joista kukin sisältää yhden rauta-atomin. Tämä voi ”sitoutua” happeen, mikä antaa punasoluille niiden hapenkuljetuskyvyn.

Rauta-atomit ovat myös vastuussa hemoglobiinin väristä. Yksittäiset hemoglobiinit ovat konjugoituneita molekyylejä – niiden rakenteessa on paljon vuorottelevia kaksois- ja yksinkertaisia sidoksia hiiliatomien välillä – ja tämä konjugoituminen aiheuttaa sen, että ne absorboivat valon aallonpituuksia spektrin näkyvässä osassa, mikä johtaa värilliseen ulkonäköön. Rauta-atomin läsnäolo muuttaa tätä absorptiota hieman, ja näin ollen hemoglobiini on väriltään punaista, kun se on happipitoista, ja hieman tummempaa punaista, kun se on hapetonta.

Yleisesti uskotaan myyttiin, että hapeton veri on sinistä – jos katsot ihosi läpi mihin tahansa suoniin, jotka kuljettavat hapetonta verta pois elimistösi soluista, niissä on selvästi siniharmaa sävy. Tämä ulkonäkö johtuu kuitenkin valon vuorovaikutuksesta sekä veren että suonia peittävän ihon ja kudoksen kanssa. Hieman monimutkaisempia syitä siihen, miksi suonet näyttävät sinisiltä, vaikka ne ovat punaisia, tarkastellaan yksityiskohtaisesti tässä kysymystä käsittelevässä artikkelissa.

On kuitenkin joitakin olentoja, joille sininen veri on normaalia. Äyriäisillä, hämähäkeillä, kalmarilla, mustekaloilla ja joillakin nilviäisillä on sinistä verta erilaisen hengityspigmentin vuoksi. Hemoglobiinin sijasta nämä olennot käyttävät hapen kuljettamiseen hemosyaniini-nimistä proteiinia. Pigmentin erilainen rakenne sekä kupariatomien sisällyttäminen siihen raudan sijasta johtavat siihen, että veri on väritöntä, kun siitä poistetaan happea, ja sinistä, kun siihen lisätään happea. Ne myös sitoutuvat happeen eri tavalla kuin hemoglobiini, sillä kuhunkin happimolekyyliin sitoutuu kaksi kupariatomia.

Se ei jää tähän, vaan myös vihreä veri on mahdollista joillakin mato- ja iilimatolajeilla. Tämä on sikäli mielenkiintoinen tapaus, että vihreän veren värin aiheuttavan proteiinin, klorokruoriinin, yksittäiset yksiköt ovat itse asiassa ulkonäöltään hyvin samankaltaisia kuin hemoglobiini. Itse asiassa ne ovat lähes identtisiä – ainoa ero on aldehydiryhmä vinyyliryhmän sijasta kemiallisessa rakenteessa (vaikka nimestä voisi päätellä muuta, kloorikruoriini ei sisällä yhtään klooriatomia).

Tästä vähäisestä erosta huolimatta tuloksena on huomattava värimuutos – kloorikruoriineja sisältävä hapeton veri on väriltään vaaleanvihreää ja hapetettuna hieman tummemman vihreää. Kummallista kyllä, väkevissä liuoksissa se saa vaalean punaisen värin. Useissa eliöissä, joiden veressä on kloorikruoriineja, on myös hemoglobiinia, jolloin veri värjäytyy kokonaisuudessaan punaiseksi.

Kloorikruoriineja ei kuitenkaan aina tarvita vihreän veren aikaansaamiseksi, kuten vihreäverinen skinkkilisko osoittaa. Tätä liskoa tavataan Uudessa-Guineassa, ja vaikka sen veri sisältää muiden selkärankaisten tavoin hemoglobiinia, sen veri on erottuvan vihreää. Väri johtuu erosta siinä, miten ne kierrättävät hemoglobiinia. Ihminen kierrättää hemoglobiinin maksassa hajottamalla sen ensin biliverdiniksi ja sitten bilirubiiniksi. Liskot eivät kuitenkaan kykene hajottamaan biliverdiiniä enempää, joten se kerääntyy niiden vereen ja antaa riittävän voimakkaan vihreän värin peittääkseen hemoglobiinin punaisen värin.

Violetti veri on myös mahdollista, vaikkakin rajoitetulla joukolla meren matoja (mukaan lukien melko valitettavasti nimetyt penismadot). Tämän värin aiheuttaa vielä toinenkin erilainen hengityspigmentti, tällä kertaa hemorytriini-niminen. Hemorytriini sisältää yksittäisiä yksiköitä, jotka itse sisältävät rauta-atomeja; hapettomana veri on väritöntä, mutta hapettuneena se on kirkkaan violetin-vaaleanpunaista. Kuten useimmat muutkin hengityspigmentit, se on paljon tehottomampi kuin hemoglobiini, ja joissakin tapauksissa sen hapenkuljetuskapasiteetti on vain noin neljänneksen verran pienempi.

Veren vaihtelevissa väreissä on ehkä mielenkiintoisinta se, että se osoittaa evoluution keksineen erilaisia ratkaisuja samaan ongelmaan – tässä tapauksessa hapen kuljettamiseen. Katso sivuston sisällön käyttöohjeet.