NeoFronteras

Más rojo que el rojo

Área: Biología — Lunes, 17 de Diciembre de 2012

Obtienen cromóforos fotosensibles cuya sensibilidad está desplazada hacia el infrarrojo.

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A diferencia de otros mamíferos, que tienen una visión en color más bien pobre, lo primates, incluyendo los humanos, tenemos una visión muy rica y vemos el mundo en multitud de colores. Tenemos tres moléculas sensibles a la luz o cromóforos cuyos picos de sensibilidad caen dentro de distintas gamas de colores del espectro visible.
Pero, ¿qué es el espectro visible? Por definición es la parte del espectro electromagnético que el ojo humano ve. Un ojo humano típico ve, en concreto, la parte de ese espectro comprendida entre 390nm y 750 nm de longitud de onda, aunque hay variaciones entre individuos. El primer número corresponde al violeta y el segundo al rojo.
Pero sabemos que hay animales, como algunos insectos, que ven el ultravioleta (se supone que eliminando córnea y cristalino nosotros también lo vemos). También hay animales con una riquísima percepción del color. Así por ejemplo, las galeras, unos crustáceos marinos, tienen 16 pigmentos fotosensibles distintos y son capaces de detectar la polarización de la luz. ¿Cómo verán el mundo estos animales?
Aquellos que practican la fotografía infrarroja sabrán lo fascinantes que son esas fotos, sobre todo si son fotos de naturaleza en donde haya árboles o plantas, pues reflejan mucho infrarrojo. El resultado son fotos más bien oníricas. ¿Cómo será ver el mundo en infrarrojo?
Si hay seres viviendo en planetas alrededor de estrellas enanas rojas seguro que han evolucionado para ver el mundo en infrarrojo. Al fin y al cabo, el espectro visible nuestro no es más que la parte del espectro en la que el Sol es más brillante. Nosotros, y todos nuestros antepasados, hemos evolucionado bajo esa luz y por eso vemos la luz de las longitudes de onda que vemos.

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Curvas de absorción de los pigmentos de la visión human. Longitud de onda en nanometros frente a respuesta normalizada. Fuente: Wikipedia.

El infrarrojo empieza en esos 750nm, corresponde a la cola del pigmento sensible al rojo, pero este pigmento tiene un pico que, en realidad, está muy cerca del pico del pigmento sensible al verde. En concreto en torno a los 564–580 nm. A veces ciertas mutaciones provocan que esos dos pigmentos sean el mismo o muy similares y que su poseedor sea daltónico.
¿Qué pasaría si la mutación se diera al revés? Es más, ¿qué pasaría si desplazáramos el pico de sensibilidad al rojo mucho más hacia al infrarrojo? Eso significaría que el poseedor, además de no ser daltónico, probablemente vería un poco del infrarrojo próximo. Esto es precisamente lo que se han planteado unos investigadores.
La cromóforos son proteínas cuya sensibilidad espectral depende, entre otras cosas, de su plegamiento. Si se cambia la secuencia de aminoácidos puede cambiar ese plegamiento y, por tanto, su sensibilidad espectral. Además, la sensibilidad a la frecuencia puede ser medida en el laboratorio sin necesitad de usar ningún ojo, basta con aislar la proteína.
Babak Borhan, de Michigan State University, y su equipo mutaron de distintas maneras el cromóforo sensible al rojo y midieron la ubicación espectral del pico se sensibilidad. En concreto consiguieron 11 de estas nuevas variedades. Pretendían con ello analizar la química de percepción del color.
Lo interesante es que consiguieron algunos cromóforos cuya sensibilidad estaba desplazada hacia el infrarrojo, por lo que absorberían luz a la que el ojo humano no es sensible. Una en concreto tenía el pico nada menos que en los 644 nm, mientras que la de la longitud de onda más corta lo tenía en los 425. Estas dos proteínas mutantes representaban los extremos en una gama de 11 variedades distintas. Además, los investigadores no saben si la marca obtenida de los 644 nm es el máximo que se puede obtener, así que puede que la sensibilidad se puede desplazar aún más hacia el infrarrojo.

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Puestos a pasar desde la ciencia a la ciencia ficción cabe especular sobre qué pasaría si sustituyéramos en humanos la proteína normal sensible al rojo por esta de 644 nm. Como normalmente hay una mezcla de luz de distintas frecuencias el mundo no necesariamente nos parecería más rojo. Todo ello asumiendo que el impulso nervioso en los conos de la retina no se viera afectado con el cambio, claro. Probablemente distinguiríamos mejor tonos intermedios entre el verde y el rojo, pero es difícil asegurar que la percepción en el cerebro fuera muy distinta. Al fin y al cabo, la visión no depende sólo de los ojos, sino además de todo el procesamiento que se produce en el cerebro.
Conforme la cantidad de azules y verdes disminuyera, como ocurre en las puestas de sol, la parte sensible al rojo y al infrarrojo tendría más peso y esos eventos los veríamos más luminosos y serían más prolongados. Además veríamos detalles que sólo son visibles en el infrarrojo. La percepción de color probablemente sería simplemente roja en esos casos.
Puestos a especular aún más podemos imaginar toda una variedad de cromóforos con sensibilidades a distintas longitudes de ondas en un solo individuo y no solamente tres. Con ello nos acercaríamos a la visión de las galeras. En teoría podríamos distinguir muchos más colores, pero no está claro si la percepción del color en el cerebro sería más variada. ¿Aprendería el cerebro a recrear distintas sensaciones de color, algunas de ellas que ni podemos imaginar? Para ello no sólo necesitaría más pigmentos, sino toda una reorganización cerebral y no está claro que ésta se pudiera dar con sólo añadir más cromóforos y un desarrollo embrionario normal sin que medie algo de evolución.
Cuenta Oliver Sacks que un día, cuando era joven, se pasó en el consumo de drogas recreativas y tuvo unas alucinaciones de color maravillosas en las que pudo apreciar un color azul índigo que nunca jamás ha vuelto a ver. En ese caso su cerebro sí pudo crear una sensación de color totalmente nueva.

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Pero nunca podremos saber cómo perciben los demás los colores, porque la percepción del color, a diferencia de la longitud de onda, no es objetiva. Es un producto de nuestro cerebro. El color se genera en una pequeña región del cerebro del sistema visual denominada V4 que recibe la información de frecuencia de sistemas neuronales que están por debajo. Las señales generadas por V4 no se paran ahí, sino que se emiten a cientos de otros sistemas de la mente-cerebro manteniendo una relación estrecha con ellos e incluso recibiendo señales de ellos. Las señales de V4 viajan hacia los sistemas emocionales del sistema límbico y las amígdalas, hacia el hipocampo (tan importante a la hora de fijar recuerdos) y hacia otras muchas partes de la corteza. De este modo el rojo de una puesta de sol no es solamente algo físico y objetivo, sino que dispara nuestros recuerdos y sentimientos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3991

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Fotos infrarrojas realizadas por: W9NED, Dr H y uncle.capung, todas vía Flickr.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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8 Comentarios

  1. Dr. Thriller:

    Bueno, el problema de los IR es que *nosotros* emitimos en IR (somos homeotermos radiantes), de hecho serpientes y otros bichos similares tienen unos mecanismos similares a los misiles buscadores de calor (en las fosas nasales) y detectan tanto las plumas de calor y humedad que ascienden cuanto los movimientos (por la estela de calor y brillo), algo que evidentemente les es utiĺísimo para cazar. El espectro no es exactamente igual en todas sus regiones.

    Aprovechando que el Pisuerga pasa por alguna parte (por varias, en realidad), siempre he tenido mucha curiosidad por ver los resultados de satélites buscadores de la famosa radiación primordial de microondas que estén alejados en serio de la Tierra (hay uno en Lagrange, no recuerdo ahora el nombre). Que yo sepa, análogo a lo que estoy citando, nadie se ha molestado en comprobar hasta qué punto, por ejemplo, los océanos terrestres pueden estar contaminando nuestras medidas de microondas, porque si bien emiten muy poco dadas las relaciones entre μO y atmósfera terrestre, *algo* radian, y por poco que sea, lo cierto es que el famoso ruido cósmico de fondo no es precisamente de una potencia que se caga la perra. De hecho, hay físicos que aún sostienen que esa radiación es en realidad oceánica (sostener esto hoy es complicado, pero me sorprende que nadie más lo dijese en 1970, por ejemplo).

  2. Teaius:

    Que curioso no lo habia leido nunca. Pero sí que lo veo complicado de sostener, sí, que los océanos emitan radiación como un cuerpo negro casi perfecto a 2,7K

  3. Dr. Thriller:

    Lo del cuerpo negro casi perfecto no te recomiendo que te metas en ese jardín… xD

    Como mínimo, si la cosmología fuera mínimamente seria y rigurosa, deberían identificar y filtrar las posibles interferencias de una radiación así, porque de existir, todos los mapas cósmicos que tienen son basura pura, dado que el nivel de ruído de origen terrestre sería mayor que cualquier resolución súper-chachi-guay que hayan logrado de satélites en órbita próxima. La analogía con los IR es muy pertinente: las cámaras IR que necesitan una alta resolución deben estar refrigeradas para evitar que contamine el propio calor que irradian (las cámaras) al fenómeno a medir. Así que me parece muy lamentable el mundo académico en particular y el mundo en general, tan dado a razonar poco y anatematizar tanto (y sacarse los ojos unos a otros por cuestiones tan tristes cuanto personales, que son las más perecederas de todas).

    Si alguien en 1976 se hubiera molestado en asumir la hipótesis de suelos superoxidantes en Marte, los experimentos de la Viking no hubieran sido la cagada que fueron y un tirar el dinero a la basura (algo que nunca dirá el contratista, naturalmente). O si alguien hubiese equipado a sondas de superficie de larga duración con equipos de telemetría pensados para detectar movimientos a largo plazo, tal vez ahora tendríamos información curiosa sobre la precesión terrestre. O no. Por ejemplo.

  4. Teaius:

    No se que le pasa al jardín. ¿has visto alguna vez las barras de error de la medicíón del COBE?

    De todas formas, por lo que tengo entendido la historia es que precisamente los del laboratorio Bell pensaban que aquello que detectaban era ruido, ruido ISOTROPO, e intentaron ver de donde venia, y sacaron sus conclusiones, por lo que no me parece justo hablar de falta seriedad o rigurosidad.

  5. Dr. Thriller:

    Por parte de algunos, no. Por parte de otros, sí. Si no estoy equivocado -que puedo, naturalmente- entre lo de Penzias y Wilson y el COBE van unos cuantos años por el medio. Que yo sepa, nadie nunca se puso a calibrar cómo resolver interferencias (de haberlas), y no me parece que sea tema baladí (de hecho entiendo que situar un satélite para estos propóstios en un punto de Lagrange es, precisamente, para asegurarse de que la Tierra no está generando interferencias). Que después suene la flauta, bien, forma parte del juego, efectivamente la ciencia es un trabajo en equipo, que unos hagan un trabajo más riguroso y otros menos -y eso no quiere decir que sean chapuceros, para nada, sino que las circunstancias son las que son, no pocas veces los rigurosos son los chapuceros-, supongo que no nos exime de lamentarnos de la poca (o nula) coordinación y, sobre todo, previsión. La pregunta que intento hacerme es si es realista pedir esa coordinación y esa previsión. Entiendo que al menos se debería intentar.

    No tengo suficiente base física para evaluar determinadas opiniones ortodoxas, pero sí criterio suficiente para ver que determinados escenarios, por muy improbables que sean, es “obligación” del método descartarlos (y no pocas sorpresas han venido por aquí), que eso no se haga por falta de recursos, perfecto, por criterios de estrategia y prioridades que son siempre opinables, más perfecto aún, pero que todo el mundo pase del tema porque sí, pues no sé. Evidentemente hay razones para ello, pero después no podemos presumir de metodología y escrupulosidad.

    No sé si estoy diciendo alguna barbaridad. Pienso que no.

    El jardín… pues tomar como verdad aplicable a la totalidad del universo observables empíricos que no sabemos si lo son (entre otras cosas, a día de hoy sigo sin saber cuáles son las paredes del sistema “universo” y obviamente sus alrededores, aún tomándolo como cerrado y aislado), podrá ser perfectamente válido como hipótesis (que lo es), ni tampoco será la primera vez que se saque algo del tiesto para comprobar que sirve (que tampoco es lo habitual), en cualquier caso obviar esto no creo que venga bien al debate. Siempre soy en general un defensor de la honestidad y la transparencia, y los debates complejos que requieren conocimientos no superficiales no creo que sea buena idea obviar tantas cosas en aras… ¿de?

    Porque en el siglo XIX barbaridades por un tubo (que hoy ya nadie recuerda, y generaron unos debates tremendos), y no me refiero a magufadas, sino hipótesis empíricas, pero hoy la ciencia ha venido a ocupar un lugar central en la sociedad, y no, no creo que sea lo mismo.

  6. Teaius:

    No, que va, no creo que digas ninguna barbaridad. Ha habido barbaridades en el siglo XIX, en el XX y seguirá habiendo, Si es que la ciencia en general es una acvidad humana, y como tal es suceptible de que se meta la pata como en toda actividad humana, y a influencias mundanas como, yo que se, ¿el dinero por ejemplo?… Pero por fortuna también cuenta con un método y un sistema de control bastante bueno, no infalible, pero muy bueno.

    Y ya no escribo más o Neo se enfadará con nosotros por desviarnos del tema de su artículo.

  7. NeoFronteras:

    Unas aclaraciones sobre este asunto del infrarrojo. El infrarrojo térmico quedaría muy lejos de este efecto aquí redactado.
    Sobre el cuerpo negro, efectivamente, depende de a temperatura. A 3 grados Kelvin el pico está en las microondas y a temperaturas superiores sube al infrarrojo. Para el infrarrojo cercano ya se necesita una temperatura que los humanos denominamos alta (cientos de grados centígrados). Un poco más y ya tenemos un hierro al rojo.
    El COBE o el Plank tienen en cuenta el problema del ruido, sobre todo del polvo galáctico, y esto es la pesadilla a la hora de reducir los datos.

  8. Miguel Ángel:

    Pues muy interesante, tanto el diálogo de Teaius y Dr. Thriller como la aclaración de Neo.
    Abrazos

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