Sangre de colores: desde humanos hasta lagartijas

Juan Carlos González Morales y Jimena Rivera Rea

Foto: Shutterstock

¿Sangre azul? Tradicionalmente se representan las venas del sistema circulatorio en azul; si miramos las que están a flor de piel parecen azules, pero esto se debe a un efecto de la luz en la piel y no a la sangre misma.

En los cuentos, los príncipes y las princesas tienen “sangre azul”. Por supuesto, es solo una manera de hablar, pero hay otros animales cuya sangre sí es de ese color. También hay animales de sangre verde y hasta transparente. El color de la sangre de una especie está relacionado con su historia evolutiva.

Según el historiador John H. Kautsky en su libro The politics of aristocratic empires (La política en los imperios aristocráticos), los miembros de las familias más poderosas en el pasado buscaban maneras de demostrar una superioridad jerárquica y biológica sobre el resto de la población. Les gustaba encontrar características que los distinguieran del común de los mortales. Una muy socorrida era mostrar las venas de los brazos, que se veían de color azul pálido por el contraste entre lo rojo de la sangre y la palidez de la piel de personas que no tenían que laborar al rayo del Sol. Sus súbditos o vasallos generalmente tenían la piel tostada por las largas jornadas de trabajo y era menos probable que se les vieran azules las venas. Así, lo de la “sangre azul” de los aristócratas se refiere a la diferencia entre las clases que trabajaban en el campo y las clases ociosas, o que tenían otras ocupaciones.

No hay humanos con sangre azul, pero otros organismos sí pueden tener sangre de ese color, e incluso de otros colores. Los primeros organismos unicelulares en la historia de la vida en la Tierra obtenían nutrientes del ambiente por difusión simple (o sea, esperando a toparse con las sustancias necesarias) o fagocitosis (rodeando y capturando partículas de nutrientes con la membrana celular). Al aumentar la complejidad biológica, los organismos desarrollaron una serie de conductos en el interior de sus cuerpos para transportar oxígeno y nutrientes. En las esponjas de mar, organismos muy simples, la función de transportar nutrientes la lleva a cabo el agua que hacen circular por el interior de su cuerpo. Los organismos más complejos, como los cefalópodos (pulpos, sepias y calamares) y los vertebrados, cuentan con un tejido especial para cumplir esas funciones de transporte.

La sangre es un tejido encargado del transporte de oxígeno y dióxido de carbono (CO₂) principalmente, aunque tiene otras funciones importantes como transportar nutrientes y hormonas o captar y disipar calor. En organismos que no pueden producir su propio calor corporal, como reptiles, anfibios y peces, el calor es absorbido por la piel expuesta a la luz solar, tras lo cual se difunde por el resto del organismo gracias a la sangre. Cuando el organismo necesita conservar el calor corporal, el flujo de sangre se reduce y, al contrario, cuando necesita disipar calor, el flujo aumenta.

La sangre se forma en tejidos especializados como la médula ósea roja (que se encuentra en el interior de los huesos) en mamíferos y los riñones en los peces, en un proceso conocido como hematopoyesis (“creación de sangre”). La sangre está compuesta por un tejido transparente llamado plasma y por células como los glóbulos rojos, células del sistema inmune y plaquetas, que son las encargadas de la reparación o cicatrización de zonas donde el tejido ha sido dañado. En la mayoría de los casos, en el interior de cada glóbulo rojo se encuentra una proteína que tiene la función de capturar moléculas de oxígeno. Esta proteína es un pigmento. El tipo de pigmento en cada grupo de organismos determina el color de la sangre.

La sangre azul de los pulpos se debe a la oxidación del cobre presente en la metaloproteína conocida como hemocianina. Si bien el escinco Prasinohaema virens tiene hemoglobina en la sangre, el color verde se debe a una alta concentración de biliverdina.
Foto: ©Julia Sunnarborg/iNaturalist.

Adaptación al frío

La mayoría de los vertebrados tienen sangre roja. Esta debe su color a la hemoglobina, sustancia compuesta por aminoácidos y un grupo “hemo” de gran afinidad con el oxígeno y que contiene un átomo de hierro. Al captar las moléculas de oxígeno la hemoglobina toma un color rojo parduzco.

La sangre es el primer tejido en sufrir cambios cuando se modifican las características del ambiente (temperatura y presión atmosférica, entre otras) o internas del organismo (por ejemplo, por edad o trastornos a la salud). Por eso se utiliza este tejido como indicador de salud y bienestar tanto en humanos como en animales. Con los avances de la medicina, se prevé que pronto será posible detectar un gran número de enfermedades con una sola gota de sangre.

Los primeros registros de animales que sí tienen la sangre azul datan de 1878, cuando el fisiólogo belga Léon Fredericq notó que la sangre de algunos cefalópodos (pulpos, por ejemplo) se volvía azul al pasar por las branquias. Posteriormente se descubrió que este fenómeno se debía a la oxidación del cobre presente en una proteína que se denominó hemocianina (actualmente está en debate el nombre, ya que esta proteína no contiene el grupo “hemo”). Existen varias diferencias entre los organismos de sangre roja y los de sangre azul en lo que se refiere a la función de la sangre.

Los organismos de sangre azul presentan el inconveniente de que su capacidad de transportar oxígeno es tres veces menor que la de los organismos de sangre roja. El oxígeno es esencial para generar energía, y esa energía se utiliza para realizar movimientos corporales u otras actividades como crecer y buscar alimento o pareja. La capacidad reducida de transportar oxígeno en los organismos de sangre azul ha llevado a que los cefalópodos del océano Antártico tengan una forma de vida sedentaria, marcada por poco movimiento y ausencia de cambios corporales durante su ciclo de vida. Actualmente a la comunidad científica le preocupa que estos organismos no puedan responder de manera adecuada al calentamiento global y desaparezcan. La principal razón es que la afinidad de la hemocianina con el oxígeno se reduce al aumentar la temperatura. Al parecer lo que era una adaptación al frío extremo es un inconveniente en la situación global actual, en que los mares se están calentando.

La sangre azul ha despertado gran interés en la comunidad científica por dos razones: la primera es que se desconoce si su aparición fue independiente en los grupos que tienen hemocianina (cefalópodos y artrópodos), ya que los hábitos de cada grupo y la cantidad de esta proteína que poseen no favorecen ningún patrón en particular. El protagonista de la segunda razón es el cangrejo herradura y el potencial uso médico de su sangre (ver ¿Cómo ves? Núm. 227). Muchos avances científicos y tecnológicos provienen de la observación de los organismos en su ambiente. Los científicos notaron que, a pesar de vivir en el océano, los cangrejos herradura que tenían heridas no presentaban infección. Con el tiempo descubrieron que inyectar bacterias o partes de bacterias en los cangrejos herradura provocaba una respuesta de gelatinización en la sangre, lo que inactivaba los agentes tóxicos. Actualmente los científicos se han propuesto descifrar cómo funciona este sistema de protección y la posibilidad de usarlo en el tratamiento de enfermedades inmunes en los seres humanos.

De la sangre de los cangrejos herradura se extrae lisado de amebocitos (son parte del sistema inmunológico de estos organismos), que son esenciales para detectar endotoxinas en la industria farmacéutica. Las empresas farmacéuticas usan el lisado de amebocitos para fabricar y probar vacunas contra la COVID-19. El número de cangrejos herradura que se requieren para probar y producir las vacunas es inmenso; esto ha puesto en alerta a la comunidad científica, que teme por la población de estos fósiles vivientes.

El poliqueto Sabella spallanzanii tiene el pigmento respiratorio clorocruorina; con una estructura parecida a la hemoglobina este le da un tono verdoso a su sangre.

Sangre verde

Ciertas especies de lagartijas de Nueva Guinea tienen la sangre verde. No se debe a que no tengan hemoglobina sino a una acumulación de biliverdina, el pigmento que da el color verde a la bilis. La biliverdina proviene de la desintegración de la hemoglobina y se encuentra en tales concentraciones en la sangre de estos reptiles, que el color verde predomina sobre el color de los glóbulos rojos y tiñe la sangre, los huesos, los músculos, la lengua y las mucosas.

En todos los demás vertebrados, este exceso de pigmento biliar en la sangre causa un problema patológico conocido como ictericia, que puede ocasionar graves daños a nivel motor y cerebral. Las lagartijas del género Prasinohaema de Nueva Guinea toleran concentraciones de este pigmento que serían altamente tóxicas para las personas (más de 100 veces lo reportado en humanos). Aunque la función del exceso de pigmentos de la bilis en lagartijas es desconocida, se especula que puede protegerlas contra los rayos ultravioleta, servir como tóxico en caso de que sean depredadas por otros animales y para la termorregulación; las lagartijas no pueden producir calor de forma autónoma como los mamíferos, por lo que tienen que exponerse a fuentes caloríficas externas, de ahí la frase “tomar el Sol como lagartija”. En la última década, la biliverdina en organismos animales ha sido de interés por dos motivos: 1) la medicina tradicional china la emplea como antioxidante y 2) la ruta metabólica de la degradación de la hemoglobina podría ser útil para el tratamiento de la ictericia en humanos.

Además de estas lagartijas, también hay peces, ranas y una especie de insecto con sangre verde, pero la concentración de biliverdina en estas especies no es tan grande.

Algunos invertebrados marinos como Sipunculus nudus tienen hemeritrina como pigmento respiratorio que, al oxigenarse, le da un tono rosa-violeta a la sangre. Los peces del hielo (Chaenocephalus aceratus) carecen de pigmento respiratorio en su sangre; esta es incolora o transparente.

Peces de hielo

Ahora nos falta hablar de cierto grupo de peces cuya sangre es trasparente. En el océano Antártico, los llamados “peces del hielo” carecen de pigmento respiratorio en la sangre, por lo que esta se considera sin color o transparente. Aunque parece ilógico no tener pigmento respiratorio en la sangre, es probable que se deba a que el pigmento aumentaría la viscosidad del fluido sanguíneo, lo que en lugares fríos dificultaría la actividad de bombeo del corazón. Así, la selección natural habría favorecido la eliminación del pigmento en estos organismos. Por otra parte, en este tipo de hábitat la disponibilidad de oxígeno es muy alta, por lo que no es necesario tener pigmento respiratorio. Incluso algunos investigadores han mostrado que estos peces han perdido la base genética para producir proteínas del tipo globulinas funcionales. Una desventaja es que estos peces poseen una tolerancia muy baja a la hipoxia (concentración de oxígeno por debajo de lo normal) en comparación con peces de sangre roja.

El color no importa

El estudio de la sangre en organismos como los mamíferos (incluidos los humanos) está muy avanzado, pero en otros como los anfibios y reptiles no. De los organismos de sangre azul o transparente sabemos muy poco. Una probable causa de esta desigualdad se debe a la dificultad de trabajar con ciertos organismos: obtener muestras para los análisis tiende a complicarse en lagartijas de cinco gramos de peso o ranas de tres centímetros.

Con el calentamiento global, una cantidad considerable de especies podrían desaparecer. Se ha propuesto que una opción es que migren a zonas más frías que las que habitan actualmente; por ejemplo, a zonas más elevadas o latitudes más altas, lo cual es bastante difícil para los cefalópodos y peces del hielo que ya habitan zonas cercanas a los polos. Sin embargo, para mamíferos, anfibios y reptiles sí es probable, siempre y cuando tengan los mecanismos fisiológicos y conductuales necesarios. Por ejemplo, el aumento de los glóbulos rojos y la hemoglobina en la sangre, así como proteínas que impidan la congelación de los tejidos.

Ahora que hemos platicado de la función de la sangre, así como de sus variaciones de color, debo decir que no se puede afirmar que un tipo de sangre sea mejor que otro. Simplemente, cada especie ha pasado por una serie de eventos de adaptación por selección natural que han moldeado a la especie de acuerdo con sus hábitos y biología en general. Los cefalópodos de sangre azul no son mejores organismos que los de sangre de otro color… y lo mismo se puede decir de los aristócratas en la especie humana, que otrora querían distinguirse por el supuesto color de su sangre.