Kemin av blodets färger

Halloween är snart här, vilket innebär att ett stort antal kostymer kommer att kräva en rejäl överdosering av falskt blod för att fullborda utseendet. Du har förmodligen redan en ganska god uppfattning om orsakerna bakom den röda färgen på mänskligt blod som falskt blod efterliknar. Rött är dock inte den enda blodfärg som finns – det finns också i blå, gröna, violetta och till och med färglösa varianter – och detta är ett resultat av de specifika kemikalier som blodet består av i olika organismer.

Så, låt oss börja med det vi redan vet. De flesta kommer att ha lärt sig att mänskligt blod, liksom blodet hos de flesta andra ryggradsdjur, är rött på grund av hemoglobin, ett stort protein som finns i de röda blodkropparna och som innehåller järnatomer i sin struktur. Hemoglobin är ett så kallat andningspigment och spelar en viktig roll i kroppen genom att transportera syre runt i kroppen till cellerna och hjälpa koldioxid tillbaka till lungorna där den kan andas ut. Det stora proteinet består av fyra mindre enheter som i sin tur innehåller små delar som kallas haem, som var och en innehåller en järnatom. Denna kan ”binda” till syre, vilket ger de röda blodkropparna deras syretransporterande förmåga.

Järnatomerna är också ansvariga för hemoglobins färg. De enskilda hemoglobinerna är konjugerade molekyler – de har många omväxlande dubbel- och enkelbindningar mellan kolatomer i sin struktur – och denna konjugering gör att de absorberar ljusets våglängder i den synliga delen av spektrumet, vilket leder till ett färgat utseende. Närvaron av järnatomen ändrar denna absorption något, och därför har hemoglobin en röd färg när det är syresatt och en något mörkare röd färg när det är syrefritt.

Det är en allmänt vedertagen myt att syrefritt blod är blått – om du tittar genom huden på någon av dina ådror, som transporterar syrefritt blod bort från kroppens celler, har de trots allt en tydlig blågrå nyans. Detta utseende orsakas dock i själva verket av ljusets växelverkan med både blodet och den hud och vävnad som täcker venerna. Det finns en detaljerad titt på de något mer komplexa orsakerna till varför venerna verkar blåa, trots att de är röda, i denna artikel som undersöker frågan.

Det finns dock vissa varelser för vilka blått blod är normen. Kräftdjur, spindlar, bläckfiskar, bläckfiskar och vissa blötdjur har alla blått blod som ett resultat av att de har ett annat andningspigment. I stället för hemoglobin använder dessa varelser ett protein som kallas hemocyanin för att transportera syre. Den annorlunda strukturen hos pigmentet, liksom införlivandet av kopparatomer i stället för järn, leder till att blodet är färglöst när det är syrefritt och blått när det är syresatt. De binder också till syre på ett annat sätt än hemoglobin, där två kopparatomer binder till varje syremolekyl.

Det slutar inte där; grönt blod är också möjligt, hos vissa arter av maskar och iglar. Detta är intressant, eftersom de enskilda enheterna i klorokruorin, det protein som leder till en grön blodfärgning, faktiskt har ett mycket likartat utseende som hemoglobin. De är faktiskt nästan identiska – den enda skillnaden är en aldehydgrupp i stället för en vinylgrupp i den kemiska strukturen (även om namnet skulle kunna antyda något annat innehåller klorokruorin inga kloratomer).

Trots denna lilla skillnad är en märkbar färgförändring resultatet – syrefritt blod som innehåller klorokruorin har en ljusgrön färg, och en något mörkare grön färg när det syresätts. Märkligt nog får det en ljusröd färg i koncentrerade lösningar. Ett antal organismer som har klorokruorin i sitt blod har också hemoglobin närvarande också, vilket resulterar i en övergripande röd färgning.

Klorokruorin är dock inte alltid nödvändigt för grönt blod, vilket den grönblodiga skinködlan illustrerar. Denna ödla finns på Nya Guinea, och trots att dess blod innehåller hemoglobin som andra ryggradsdjur har dess blod en distinkt grön färg. Färgen beror på en skillnad i hur de återvinner hemoglobin. Människor återvinner hemoglobin i levern genom att först bryta ner det till biliverdin och sedan bilirubin. Ödlorna kan dock inte bryta ner biliverdin ytterligare, så det ansamlas i deras blod, vilket ger en grön färg som är tillräckligt intensiv för att överrösta hemoglobinets röda färg.

Finalt sett är violett blod också möjligt, om än hos ett begränsat antal marina maskar (inklusive de ganska olyckligt namngivna penismaskarna). Denna färg orsakas av ännu ett annat annorlunda andningspigment, denna gång ett som kallas hemorythrin. Hemorythrin innehåller enskilda enheter som i sig själva innehåller järnatomer; när det är syrefritt är blodet färglöst, men när det är syresatt är det en klar violettrosa färg. Liksom de flesta andra andningspigment är det mycket mindre effektivt än hemoglobin, i vissa fall har det bara omkring en fjärdedel av den syrebärande kapaciteten.

Det kanske mest intressanta med blodets varierande färger är att det visar hur evolutionen hittar olika lösningar på samma problem – i det här fallet att transportera syre. Det är lustigt att tänka sig att om vårt blod innehöll kopparhaltiga andningspigment i stället för järn, skulle vi alla kanske ta på oss en annan färg falskt blod till halloween i stället för rött!

Grafiken i den här artikeln är licensierad under en Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Se webbplatsens riktlinjer för användning av innehåll.