La química a simple vista

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Javier Argüello Luengo

¿Quién no ha sentido alguna vez cierto vértigo al pensar en su propio cuerpo como un gran reactor químico? En él continuamente tienen lugar reacciones de las que no somos conscientes, pero que nos permiten movernos, respirar, degradar alimentos, protegernos de infecciones o incluso percibir la luz, una simple perturbación electromagnética que puede propagarse hasta en el vacío, pero que para nosotros llega a significar mucho más, transformándose en colores, formas, palabras, rostros…. , es decir, ¡podemos ver!

El primer responsable de la capacidad de ver es el ojo, y en él la química y la física juegan un gran papel. Sin ir más lejos, tenemos ojos verdes, azules o marrones por la misma razón por la que el cielo es azul; un fenómeno físico llamado dispersión de Rayleigh que sufre la luz al atravesar partículas mucho menores que su longitud de onda y que, en el caso del cielo, son las moléculas presentes en el aire.

El mismo efecto tiene lugar en el medio contenido en el estroma del ojo, percibiendo algunos ojos como azules. Así, el describir un color de ojos como “azul celeste” no podría ser más acertado. Pero entonces ¿por qué no son todos los ojos azules? En el iris verde, por ejemplo, a este fenómeno se le suma el reflejo amarillento que devuelve un colorante químico llamado melanina y que aparece suspendida en el estroma del ojo. Las melaninas son moléculas orgánicas que en animales derivan del aminoácido tirosina y que reciben el nombre de cromóforas, pues poseen numerosos electrones que al absorber luz visible se excitan, emitiendo ciertas longitudes de onda de la luz absorbida al regresar a su estado fundamental, lo que percibimos como color. Aumentando la concentración de melaninas, los ojos pueden parecer marrones o incluso negros.

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¿Sabías que….?
Además de la edad, ciertos medicamentos pueden cambiar el color de los ojos.
El Timolol, fármaco comúnmente administrado a enfermos de glaucoma (deterioro de los receptores de la retina debido a una elevada presión intraocular) cuenta entre sus efectos secundarios con el aumento de melaninas en el ojo, lo que en el 15% de los pacientes supone un cambio gradual en su color: los ojos claros se vuelven marrones. Curiosamente, este proceso no parece ser reversible y permanece aún terminado el tratamiento.

 

Pero la química llega aún más lejos: la visión misma es un proceso fotoquímico y tiene lugar en los fotorreceptores. Estas pequeñas células distribuidas sobre la superficie de la retina reciben según su forma el nombre de conos (son los responsables de la visión en color y abundan en la fóvea) o bastones, que aunque no distinguen el color, tienen una elevada sensibilidad y participan en la visión nocturna. Para cumplir su función necesitan un gran número de “obreros” y por ello presentan en sus membranas miles de rodopsinas, moléculas capaces de transformar la luz en un impulso nervioso. Las rodopsinas están formadas por la unión de unas proteínas transmembrana llamadas opsinas y el retinal, que es una de las muchas formas en que se encuentra la vitamina A en el ser humano y que, curiosamente, también conocemos como retinol, debido su importancia en el funcionamiento de la retina.

Así, cuando un fotón llega al fotorreceptor, es absorbido por la rodopsina, produciéndose un cambio en la forma del retinal que desencadenará una serie de reacciones químicas capaces de originar un impulso nervioso que, vía nervio óptico, llegará al cerebro, gracias al movimiento de dos cationes del grupo de los alcalinos: los iones Na+ y K+.

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¿Sabías que….?
El ser humano es incapaz de sintetizar vitamina A fácilmente.
Por ello se ve obligado a ingerirla directamente a través de alimentos de origen animal, como el hígado, la leche, o la yema de los huevos; o bien en forma de provitaminas A carotenoides como las zeaxantinas (pomelo, naranja, mango…), luteínas (coles de bruselas, guisantes, lechuga…) o b-carotenos (espinacas, batata, calabaza o la popular zanahoria), que sí somos capaces de transformar en retinol.
Además, al tratarse de una vitamina liposoluble, no se excreta fácilmente y su ingesta excesiva, lejos de darnos una “vista de lince” como Popeye (adicto a las espinacas) puede hacernos creer, es tóxica y provoca daños hepáticos.

Pero si tan importante es la química en el funcionamiento del ojo, también es una gran responsable de sus deficiencias. Sin ir más lejos, un déficit de vitamina A provoca que no haya suficiente retinal para formar rodopsinas, y uno de sus primeros síntomas es la ceguera nocturna, que impide al ojo adaptarse a situaciones de oscuridad, especialmente después de un ambiente brillante. Así que, cuando veamos que algún espectador es especialmente torpe encontrando su asiento en el cine, no estaría de más sugerirle tomar más b-carotenos.

Más aún, si los ojos son el espejo del alma también lo son del estado de salud de una persona. Peculiaridades en su color pueden llegar a revelar algunas enfermedades. Por ejemplo, la enfermedad de Wilson en una enfermedad genética caracterizada por una anormal acumulación de cobre en los tejidos, provocando problemas hepáticos y neurológicos. Pues bien, uno de sus síntomas más característicos es que el cobre también se deposita en el ojo, formando un anillo de color marrón-amarillento que rodea al iris (anillo de Kayser-Fleischer) y que se puede llegar a observar a simple vista.

 

Como no podía ser de otro modo, una enfermedad tan curiosa tenía que ser diagnosticada por el Dr. House.

Cambiando de enfermedad, las personas albinas presentan un característico color de ojos rojizo según la iluminación incidente. Esto se debe a que el albinismo es una deficiencia congénita de pigmentación, lo que conlleva un déficit de melaninas en el estroma de sus ojos. Esto permite que la luz se refleje en mayor cantidad sobre el fondo de la retina, que está intensamente vascularizada, lo que, al sumarse al efecto Rayleigh al tono rojizo de la sangre, les da un color violáceo según las condiciones de luz.

Sin embargo, el problema es mucho más grave. La función de las melaninas no es sólo estética, ya que actúan como fotoprotectores naturales al transformar la nociva radiación UV, que es cancerígena, en calor mediante un proceso químico llamado conversión interna, a la vez que “filtran” parte de la luz al convertirla en color. Por ello, deben compensar esta protección usando gafas de sol.

Se mire como se mire, la vista y la química están tan unidas como Bugs Bunny a su zanahoria; de ella depende tanto su correcto funcionamiento como su aspecto externo, que además es un reflejo de nuestra salud. Así que a partir ahora, cuando veamos unos bonitos ojos azul celeste, cuando en el cine oigamos a alguien tropezarse, o si llegamos a distinguir un anillo amarillento rodeando el iris algún conocido sabremos que, para bien o para mal, de algún modo la química está detrás.

Blue eyes

 

Si quieres seguir profundizando y no te asusta el inglés…

[1] Biochromy, natural coloration of living things, Denis Llewellyn Fox. University of California Press, 1979

[2] Archaeological Chemistry (Chemical Analysis: A Series of Monographs on Analytical Chemistry and Its Applications), Zvi Goffer, John Wiley & Sons, 2007

[3] The joy of visual perception, Peter K. Kaiser. York University

[4] “I Have Seen the Light!” Vision and Light-Induced Molecular Changes, Rachel Casiday y Regina Frey. Departamento de Química. Washington University in St. Louis.

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