A vér színeinek kémiája

Majdnem itt a Halloween, ami számos jelmez esetében szükségessé teszi a művérrel való bőkezű locsolást, hogy teljes legyen a megjelenés. Valószínűleg már elég jó elképzelésed van arról, hogy mi az oka az emberi vér vörös színének, amelyet a művér utánoz. Azonban nem a vörös az egyetlen vérszín – létezik kék, zöld, lila, sőt színtelen változat is -, és ez a különböző organizmusok vérét alkotó speciális vegyi anyagok eredménye.

Kezdjük tehát azzal, amit már tudunk. A legtöbb ember biztosan megtanulta, hogy az emberi vér, valamint a legtöbb más gerinces állat vére a hemoglobin, a vörösvértestekben található nagyméretű fehérje, amely vasatomokat tartalmaz a szerkezetében. A hemoglobin az úgynevezett légzési pigment, és létfontosságú szerepet játszik a szervezetben: oxigént szállít a testben a sejtekhez, a szén-dioxidot pedig visszasegíti a tüdőbe, ahol kilélegezhetővé válik. A nagy fehérje négy kisebb egységből áll, amelyek maguk is tartalmaznak kis részeket, úgynevezett hemeket, amelyek mindegyike egy-egy vasatomot tartalmaz. Ez képes oxigénhez “kötődni”, ami a vörösvértestek oxigénszállító képességét adja.

A vasatomok felelősek a hemoglobin színéért is. Az egyes hemoglobinok konjugált molekulák – szerkezetükben sok kettős és egyszerű kötés váltakozik a szénatomok között -, és ez a konjugáció okozza, hogy a spektrum látható részén lévő fényhullámhosszakat elnyelik, ami színes megjelenéshez vezet. A vasatom jelenléte kissé módosítja ezt az abszorpciót, és így a hemoglobin oxigénnel telített állapotban vörös színű, oxigénmentes állapotban pedig kissé sötétebb vörös.

A közhiedelem szerint az oxigénmentes vér kék színű – hiszen ha a bőrünkön keresztül megnézzük bármelyik vénánkat, amelyek az oxigénmentes vért a test sejtjeitől elvezetik, határozottan kékesszürke árnyalatúak. Ezt a megjelenést azonban valójában a fény kölcsönhatása okozza mind a vérrel, mind a vénákat borító bőrrel és szövetekkel. A kérdést vizsgáló tanulmányban részletesen megvizsgáljuk a kissé összetettebb okokat, hogy miért tűnnek az erek kéknek, annak ellenére, hogy vörösek.

Vannak azonban olyan élőlények, akiknél a kék vér a normális. A rákfélék, pókok, tintahalak, polipok és egyes puhatestűek mind kék vérrel rendelkeznek, ami egy eltérő légzőszervi pigmentnek köszönhető. Ezek az élőlények a hemoglobin helyett a hemocianin nevű fehérjét használják az oxigén szállításához. A pigment eltérő szerkezete, valamint a vas helyett a rézatomok beépítése azt eredményezi, hogy a vér színtelen, amikor oxigénmentes, és kék, amikor oxigénnel telített. A hemoglobintól eltérő módon kötődnek az oxigénhez is, minden egyes oxigénmolekulához két rézatom kötődik.

Az nem áll meg itt; a zöld vér is lehetséges, a férgek és piócák egyes fajaiban. Ez annyiban érdekes, hogy a zöld vérszíneződést eredményező fehérje, a klór-kruorin egyes egységei valójában nagyon hasonlítanak a hemoglobinhoz. Valójában közel azonosak – az egyetlen különbség a kémiai szerkezetben a vinilcsoport helyett egy aldehidcsoport (bár a név mást sugallhat, a klór-kruorin nem tartalmaz klóratomot).

Az apró különbség ellenére észrevehető színváltozás az eredmény – a klórkruorint tartalmazó oxigénmentes vér világoszöld színű, oxigénnel telítve pedig valamivel sötétebb zöld. Furcsa módon koncentrált oldatokban világos vörös színt vesz fel. Számos olyan organizmus, amelynek a vérében klór-kruorin van, hemoglobint is tartalmaz, ami összességében vörös színt eredményez.

A klór-kruorin azonban nem mindig szükséges a zöld vérhez, amint azt a zöldvérű szkink gyík is mutatja. Ez a gyík Új-Guineában található, és annak ellenére, hogy vére más gerincesekhez hasonlóan hemoglobint tartalmaz, vére jellegzetes zöld színű. A színt a hemoglobin újrahasznosításában mutatkozó különbségnek köszönheti. Az ember a hemoglobint a májban hasznosítja újra, először biliverdinre, majd bilirubinra bontva. A gyíkok azonban nem képesek tovább bontani a biliverdint, így az felhalmozódik a vérükben, ami elég intenzív zöld színt ad ahhoz, hogy elnyomja a hemoglobin vörös színét.

A lila vér is lehetséges, bár a tengeri férgek egy korlátozott körénél (beleértve a meglehetősen szerencsétlen nevű péniszférgeket). Ezt a színt egy újabb különböző légzőszervi pigment okozza, ezúttal a haemorythrin nevű. A haemorythrin olyan egyedi egységeket tartalmaz, amelyek maguk is vasatomokat tartalmaznak; oxigénmentes állapotban a vér színtelen, oxigénnel telített állapotban azonban élénk lilás-rózsaszínű. A legtöbb más légzőszervi pigmenthez hasonlóan ez is sokkal kevésbé hatékony, mint a hemoglobin, egyes esetekben csak az oxigénszállító kapacitás negyedével rendelkezik.

A vér különböző színeiben talán az a legérdekesebb, hogy megmutatja, hogy az evolúció különböző megoldásokat talált ugyanarra a problémára – ebben az esetben az oxigén szállítására. Vicces belegondolni, hogy ha a vérünk vas helyett réztartalmú légzési pigmenteket tartalmazna, talán mindannyian más színű művért csapnánk fel halloweenre a piros helyett!

A cikkben szereplő grafika a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Nemzetközi licenc alatt áll. Lásd az oldal tartalomhasználati irányelveit.