La chimica dei colori del sangue

Halloween è quasi arrivato, il che, per un gran numero di costumi, richiederà un’abbondante spruzzata di sangue finto per completare il look. Probabilmente hai già un’idea abbastanza chiara delle ragioni che stanno dietro alla colorazione rossa del sangue umano che il sangue finto imita. Tuttavia, il rosso non è l’unico colore del sangue disponibile – esiste anche nelle varietà blu, verde, viola e persino incolore – e questo è il risultato delle specifiche sostanze chimiche che compongono il sangue in diversi organismi.

Partiamo quindi da ciò che già sappiamo. La maggior parte delle persone avrà imparato che il sangue umano, così come quello della maggior parte degli altri vertebrati, è rosso a causa dell’emoglobina, una grande proteina presente nei globuli rossi che contiene atomi di ferro nella sua struttura. L’emoglobina è nota come pigmento respiratorio e svolge un ruolo vitale nel corpo, trasportando l’ossigeno nel corpo alle cellule e aiutando l’anidride carbonica a tornare nei polmoni dove può essere espirata. La grande proteina consiste di quattro unità più piccole che contengono a loro volta piccole sezioni chiamate haem, ognuna delle quali contiene un atomo di ferro. Questo può “legarsi” all’ossigeno, dando ai globuli rossi la loro capacità di trasportare ossigeno.

Gli atomi di ferro sono anche responsabili del colore dell’emoglobina. Le singole emoglobine sono molecole coniugate – hanno molti legami doppi e singoli alternati tra gli atomi di carbonio nella loro struttura – e questa coniugazione fa sì che assorbano lunghezze d’onda della luce nella parte visibile dello spettro, portando ad un aspetto colorato. La presenza dell’atomo di ferro modifica leggermente questo assorbimento, e come tale l’emoglobina è di colore rosso quando è ossigenata, e di un rosso leggermente più scuro quando è deossigenata.

È un mito comunemente creduto che il sangue deossigenato sia blu – dopo tutto, se guardate attraverso la vostra pelle una qualsiasi delle vostre vene, che portano il sangue deossigenato lontano dalle cellule del vostro corpo, hanno una tonalità blu-grigio definita. Tuttavia, questo aspetto è in realtà causato dall’interazione della luce sia con il sangue che con la pelle e il tessuto che copre le vene. C’è uno sguardo dettagliato alle ragioni leggermente più complesse per cui le vene appaiono blu, pur essendo rosse, in questo articolo che esamina la questione.

Ci sono alcune creature, tuttavia, per le quali il sangue blu è la norma. Crostacei, ragni, calamari, polpi e alcuni molluschi hanno tutti il sangue blu perché hanno un pigmento respiratorio diverso. Invece dell’emoglobina, queste creature usano una proteina chiamata emocianina per trasportare l’ossigeno. La diversa struttura del pigmento, così come l’incorporazione di atomi di rame al posto del ferro, fa sì che il sangue sia incolore quando è deossigenato e blu quando è ossigenato. Si legano anche all’ossigeno in modo diverso dall’emoglobina, con due atomi di rame che si legano ad ogni molecola di ossigeno.

Non finisce qui; anche il sangue verde è possibile, in alcune specie di vermi e sanguisughe. Questo è interessante, in quanto le singole unità della clorocruorina, la proteina che porta alla colorazione verde del sangue, sono in realtà molto simili nell’aspetto all’emoglobina. Infatti, sono quasi identiche – l’unica differenza è un gruppo aldeidico al posto di un gruppo vinilico nella struttura chimica (anche se il nome potrebbe suggerire altrimenti, la clorocruorina non contiene atomi di cloro).

Nonostante questa piccola differenza, il risultato è un notevole cambiamento di colore – il sangue deossigenato contenente clorocruorina è di un colore verde chiaro, e un verde leggermente più scuro quando viene ossigenato. Stranamente, in soluzioni concentrate, assume un colore rosso chiaro. Un certo numero di organismi che hanno la clorocruorina nel loro sangue hanno anche l’emoglobina presente, con conseguente colorazione rossa complessiva.

La clorocruorina non è sempre necessaria per il sangue verde, tuttavia, come illustra la lucertola skink a sangue verde. Questa lucertola si trova in Nuova Guinea, e nonostante il suo sangue contenga emoglobina come altri vertebrati, il suo sangue ha un caratteristico colore verde. Il colore è dovuto ad una differenza nel modo in cui riciclano l’emoglobina. Gli esseri umani riciclano l’emoglobina nel fegato, scomponendola prima in biliverdina e poi in bilirubina. Le lucertole, tuttavia, non sono in grado di scomporre ulteriormente la biliverdina, così questa si accumula nel loro sangue, dando un colore verde abbastanza intenso da sovrastare il colore rosso dell’emoglobina.

Infine, anche il sangue viola è possibile, sebbene in una gamma limitata di vermi marini (inclusi i vermi del pene, chiamati purtroppo così). Questo colore è causato da un altro pigmento respiratorio diverso, questa volta chiamato emoritrina. L’emorythrin contiene singole unità che contengono a loro volta atomi di ferro; quando è deossigenato, il sangue è incolore, ma quando è ossigenato è di un rosa-violetto brillante. Come la maggior parte degli altri pigmenti respiratori, è molto meno efficiente dell’emoglobina, in alcuni casi ha solo un quarto della capacità di trasporto dell’ossigeno.

La cosa forse più interessante dei diversi colori del sangue è che mostra l’evoluzione che arriva con diverse soluzioni allo stesso problema – in questo caso, il trasporto dell’ossigeno. È divertente pensare che, se il nostro sangue incorporasse pigmenti di respirazione contenenti rame invece di ferro, potremmo tutti schiaffare un colore diverso di sangue finto per Halloween invece di rosso!

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