La coloración en los seres vivos se obtiene a partir de la combinación de tres mecanismos biológicos: pigmentos, bioluminiscencia y color estructura. Dentro del color estructural, la iridiscencia que se produce los organismos que tienen iridóforos es espectacular por el tipo de coloración destellante resultado de una fisiología a nivel celular compleja, pero muy interesante, vamos allá.
En los peces, los anfibios y los reptiles no aviares, existen múltiples clases de células pigmentadas y estructuralmente coloreadas, llamadas cromatóforos que contienen diferentes combinaciones de pigmentos y/o estructuras reflectantes con diferentes gamas de colores, hasta el momento se conocen al menos nueve clases de cromatóforos que se clasifican en seis tipos, 1) melanóforos de melanina color marrón/negro), 2) los xantóforos de pteridina y carotenoide color amarillo/naranja, 3) Los iridóforos son cromatóforos estructurales plateados o azules por plaquetas de purina en capas de tamaño, forma y disposición variables, 4) eritróforos rojos, 5) cianóforos azules y 6 leucóforos blancos. La variación en la abundancia, combinaciones y disposiciones de los cromatóforos genera los patrones de colores diversos e intrincados que se ven en estos organismos. Los mamíferos y las aves han perdido de forma independiente la mayor parte de la diversidad de células pigmentarias y conservan principalmente un solo tipo de célula pigmentaria, el melanocito, equivalente al melanóforo. Ver Elkin et al. 2023).
La iridiscencia en los organismos es un fenómeno atractivo e interesante, el proceso en muchos casos se puede rastrear hasta nivel molecular, entonces existen distintos tipos celulares asociados a estos fenómenos. Dentro de la coloración estructural la iridiscencia es uno de los fenómenos más llamativos: La iridiscencia, que según el DRAE (2022) "es reflejo de colores distintos, generalmente como los del arco iris". Este fenómeno es muy común en los colores de aves e insectos, en este artículo de difusión de la UNAM se puede consultar algo sobre este tema en un escarabajo y en este artículo de periódico aborda un caso en un ave extinta reportado en el artículo científico correspondiente (Hu et al., 2028). Los cromatóforos son las células pigmentarias de la piel de los moluscos, peces, anfibios y reptiles que originan el color, se pueden clasificar con base en su color en azules, rojos, blancos, amarillos, negros e iridiscentes llamados iridocitos.
Veamos un ejemplo bonito e interesante, la iridiscencia en los organismos como los camaleones, peces y los cefalópodos, está causada por cuatro estructuras: iridiocitos, iridioplastos, iridióforos y reflectina. Estas cuatro estructuras no están normalizadas en la literatura y su definición es confusa, esto las convierte un gran tema de estudio para la bioinformación.
Reflectina
En los cefalópodos se genera iridiscencia a través de una proteína presente en los iridióforos de los iridocitos de la piel de los organismos, esta proteína genera placas que refleja la luz generando coloración estructural iridiscente pero dinámica, esto es la iridiscencia cambia como resultado de señales nerviosas activadas por acetilcolina. Estos descubrimientos han tenido impacto en el diseño de biomateriales y en la investigación médica. En este artículo de revisión me centraré en el descubrimiento y la investigación realizada sobre esta proteína.
Las primeras investigaciones sobre reflectinas datan del 2004 año en el que fueron descritas en el artículo clásico de Crookes y su equipo (2004) obtenidas del cefalopodo Euprymna scolopes (Cephalopoda: Sepiolidae). La primera vez que se hizo referencia a esta proteína fue en un párrafo en el que se describen las características bioquímicas de estas proteínas:
“These polypeptides, which we called reflectins, were not detected in the aqueous soluble fraction of the LOR, but they were abundant species in the supernatant of the SDS-solubilized pellet, composing ∼40% of the proteinaceous component of the LOR.”
Tres años después, en 2007 (Kramer et al., 2007) en otro cefalópodo, pero ahora en Euprymnascolopes identificó la ruta por medio de la cual se activa la iridiscencia a través de una proteína presente en los iriodióforos de los iridocitos de la piel de los organismos, esta proteína genera placas que refleja la luz produciendo coloración estructural iridiscente pero dinámica, esto es, la iridiscencia cambia como resultado de señales nerviosas activadas por el neurotransmisor acetilcolina (Izumi et al., 2009).
Tipos celulares
Describir la coloración iridiscente en los organismos con iridióforos implica asociar a cada taxón los tipos celulares que generan la coloración.
Necesitamos reunir todos los tipos celulares que participan en la coloración de los seres vivos, el ejemplo clásico en mamíferos es el melanocito. Las células pigmentarias en los seres vivos se llaman cromatóforos para los animales.
Hay que recordar que la mejor manera de dar estructura y sentido a la información de un dominio determinado es usando ontologías. Las biontologías son herramientas semánticas disponibles en la Web y diseñadas por especialistas para representar un conjunto de entidades determinadas, en biología son muy útiles por ejemplo gene ontology para genes, uberon para anatomía cell ontology para .
En este caso estoy consultando cell ontology a través de la plataforma OLS de la infraestructura ELIXIR para identificar todos los tipos celulares involucrados en la pigmentación. Veamos esto con mayor detalle. Esta ontología esta formada por clases que agrupan tipos celulares, 95 hacen referencia al término pigmento. Y corresponden a distintas entidades biológicas como células, procesos o vesículas.
Vale la pena agregar que sería interesante realizar un análisis métrico de la literatura sobre estos temas cromatóforos, iridióforos y melanocitos.
Materiales BIOcolores
- https://hypothes.is/users/lmichan?q=tag%3A%F0%9F%A6%8BBiocolores+reflectina
- https://www.zotero.org/groups/2648977/reflectina
Herramientas
- https://europepmc.org/search?query=reflectin
- https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/chromatophore
Referencias
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Crookes, W. J., Ding, L.-L., Huang, Q. L., Kimbell, J. R., Horwitz, J., & McFall-Ngai, M. J. (2004). Reflectins: The unusual proteins of squid reflective tissues. Science, 303(5655), 235-238. https://doi.org/10.1126/science.1091288
Elkin, J., Martin, A., Courtier‐Orgogozo, V., & Santos, M. E. (2023). Analysis of the genetic loci of pigment pattern evolution in vertebrates. Biological Reviews, 98(4), 1250-1277. https://doi.org/10.1111/brv.12952
Hu, D., Clarke, J. A., Eliason, C. M., Qiu, R., Li, Q., Shawkey, M. D., Zhao, C., D’Alba, L., Jiang, J., & Xu, X. (2018). A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution. Nature Communications, 9(1), 217. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02515-y
Iridiscencia. (2020). En Wikipedia, la enciclopedia libre. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Iridiscencia&oldid=131185350
Izumi, M., Sweeney, A. M., DeMartini, D., Weaver, J. C., Powers, M. L., Tao, A., Silvas, T. V., Kramer, R. M., Crookes-Goodson, W. J., Mäthger, L. M., Naik, R. R., Hanlon, R. T., & Morse, D. E. (2010). Changes in reflectin protein phosphorylation are associated with dynamic iridescence in squid. Journal of The Royal Society Interface, 7(44), 549-560. https://doi.org/10.1098/rsif.2009.0299
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Fuente de la imagen: https://www.biodiversitylibrary.org/item/30064#page/205/mode/1up
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