Cromatóforo para niños
Los cromatóforos son células especiales que tienen pigmentos (sustancias que dan color) en su interior y que pueden reflejar la luz. Se encuentran en muchos animales, como los anfibios (ranas, salamandras), peces, algunos crustáceos (cangrejos, camarones) y cefalópodos (pulpos, calamares).
Estas células son muy importantes porque son las principales responsables del color de la piel y de los ojos en animales de sangre fría. También participan en el desarrollo temprano de los animales. Los cromatóforos maduros se clasifican según el color que reflejan bajo la luz blanca:
- Cianóforos: reflejan el color azul.
- Eritróforos: reflejan el color rojo.
- Iridóforos: reflejan colores brillantes y cambiantes, como los del arcoíris.
- Leucóforos: reflejan el color blanco.
- Melanóforos: reflejan el color negro o marrón.
- Xantóforos: reflejan el color amarillo.
El término "cromatóforo" también se usa para describir unas pequeñas bolsas de color que se encuentran en la membrana de algunas bacterias que hacen fotosíntesis.
Algunos animales pueden cambiar de color muy rápido. Esto lo logran moviendo los pigmentos dentro de sus cromatóforos o cambiando la forma de su superficie reflectora. Este proceso se usa a menudo para camuflarse y se llama mimetismo o cambio fisiológico de color. Por ejemplo, los pulpos tienen cromatóforos muy complejos que controlan con músculos. Otros animales, como los camaleones, logran efectos similares gracias a señales dentro de sus células. Estas señales pueden ser hormonas o sustancias químicas que transmiten mensajes entre las células. Pueden activarse por cambios de ánimo, temperatura, estrés o cambios en el ambiente.
A diferencia de los animales de sangre fría, los mamíferos y las aves solo tienen un tipo de célula similar a los cromatóforos, llamadas melanocitos. Los melanóforos, que son el equivalente en animales de sangre fría, se estudian en laboratorios para entender mejor ciertas condiciones de salud en humanos y para ayudar a encontrar nuevos medicamentos.
Contenido
¿Cómo se clasifican los cromatóforos?
Las primeras células con pigmentos se descubrieron en invertebrados en 1819. Más tarde, se usó el término "cromatóforo" para las células con pigmentos de la cresta neural (una parte del embrión) de los vertebrados de sangre fría y los cefalópodos. La palabra "cromatóforo" viene del griego:
- khrōma (χρωμα), que significa color.
- phoros (φορος), que significa que lleva.
La palabra "cromatocito" se usó para las células de color en aves y mamíferos, pero solo se ha encontrado un tipo, el melanocito.
La forma y el color de los cromatóforos se entendieron mejor en los años 60. Esto permitió crear un sistema de clasificación que todavía se usa. Sin embargo, los estudios más recientes sobre la química de los pigmentos están ayudando a entender mejor cómo funcionan estas células.
Los cromatóforos se pueden dividir en dos grupos según cómo producen el color:
- Biocromos: Contienen pigmentos reales, como los carotenoides (que dan colores naranjas y amarillos) y las pteridinas (que dan colores amarillos). Estos pigmentos absorben ciertas partes de la luz visible y reflejan las que no absorben, que son las que vemos.
- Esquemocromos: También se les llama "colores estructurales". Producen color al reflejar, dispersar o hacer que la luz interfiera de cierta manera dentro de su estructura.
Aunque casi todos los cromatóforos tienen pigmentos o estructuras que reflejan la luz, no todas las células con pigmentos son cromatóforos. Por ejemplo, el grupo hemo es un biocromo que da el color rojo a la sangre. Se encuentra en los glóbulos rojos, que se producen en la médula ósea durante toda la vida. Como los glóbulos rojos no vienen de las células de la cresta neural, no se clasifican como cromatóforos.
Xantóforos y eritróforos: Colores cálidos
Los xantóforos tienen muchos pigmentos amarillos (pteridinas). Los eritróforos tienen muchos pigmentos rojos o naranjas (carotenoides). A veces, los pigmentos rojos y amarillos pueden estar en la misma célula, lo que permite una gran variedad de colores. La distinción entre ellos es un poco arbitraria. Los xantóforos pueden producir sus propios pigmentos amarillos. Los carotenoides de los eritróforos se obtienen de los alimentos que el animal come. Por ejemplo, si a una rana verde se le quitan los carotenos de su dieta, sus eritróforos no tendrán pigmentos rojos, y la rana se verá azul en lugar de verde.
Iridóforos y leucóforos: Brillo y blanco
Los iridóforos, también llamados guanóforos, son células que reflejan la luz usando capas de cristales hechos de guanina. Cuando la luz pasa por estas capas, se difracta y crea colores iridiscentes, como los de un arcoíris. La forma en que se orientan estos cristales determina el color que se ve. Si los iridóforos usan otros pigmentos como filtros, pueden producir azules y verdes brillantes.
Los leucóforos son otro tipo de cromatóforo que se encuentra en algunos peces. También usan cristales para reflejar la luz, creando el brillo blanco que se ve en ciertos peces. A veces es difícil distinguirlos de los iridóforos, pero los iridóforos suelen producir colores iridiscentes o metálicos, mientras que los leucóforos producen tonos de blanco.
Melanóforos: Oscuridad y protección
Los melanóforos contienen eumelanina, un pigmento negro o marrón oscuro que absorbe la mayor parte de la luz. Este pigmento se encuentra dentro de pequeñas bolsas llamadas melanosomas, que se distribuyen por toda la célula. La eumelanina se forma a partir de una sustancia llamada tirosina. Si una enzima clave para esta formación falta, no se puede producir melanina, lo que causa el albinismo.
En algunos anfibios, además de la eumelanina, se han encontrado otros pigmentos rojizos en los melanóforos. Sin embargo, la mayoría de los melanóforos estudiados solo contienen eumelanina.
Los seres humanos solo tenemos un tipo de célula pigmentada, el equivalente mamífero de los melanóforos, que da color a nuestra piel, cabello y ojos. Por eso, y por la gran variedad de colores que presentan, los melanóforos son los cromatóforos más estudiados. Sin embargo, hay diferencias entre los melanóforos y los melanocitos humanos. Los melanocitos también pueden producir pigmentos amarillos o verdes llamados feomelaninas.
Cianóforos: El misterio del azul
En 1995, se descubrió que el color azul brillante de algunos peces mandarín no era por estructuras que reflejan la luz, sino por un pigmento azul real, cuya composición química aún no se conoce bien. Este pigmento, encontrado en al menos dos especies de peces, es muy raro en el reino animal. Por eso, se propuso que estos nuevos pigmentos formaran un nuevo tipo de cromatóforo: los cianóforos. Aunque parecen poco comunes, es posible que existan cianóforos (y otros cromatóforos desconocidos) en otras especies de peces y anfibios, como las ranas venenosas de flecha o las ranas de cristal, cuyos pigmentos aún son un misterio.
¿Cómo cambian de color los animales?
Muchos animales pueden mover los pigmentos dentro de sus cromatóforos, lo que hace que su color cambie. Este proceso, llamado "cambio fisiológico de color", se ha estudiado mucho en los melanóforos porque la melanina es el pigmento más oscuro y visible.
En animales con piel delgada, los melanóforos suelen ser planos y cubrir una gran superficie. Pero en animales con piel gruesa, como los reptiles adultos, los melanóforos forman grupos tridimensionales con otros cromatóforos. Estos grupos tienen una capa superior de xantóforos (amarillos) o eritróforos (rojos), luego una capa de iridóforos (iridiscentes) y, finalmente, una capa de melanóforos.
Ambos tipos de melanóforos son importantes para el cambio de color. Cuando los pigmentos de los melanóforos planos se extienden por la célula, la piel se ve oscura. Pero cuando los pigmentos se concentran en el centro de la célula, los pigmentos de las capas inferiores quedan expuestos a la luz, y la piel cambia a otros tonos. De manera similar, cuando la melanina se agrupa en los conjuntos tridimensionales, la piel se ve verde porque los xantóforos (amarillos) filtran la luz que viene de los iridóforos. Cuando la melanina se dispersa, la luz no se filtra tanto y la piel se ve oscura. Los animales con varios tipos de cromatóforos pueden crear una gran variedad de colores en su piel.
El control de este cambio rápido de pigmentos se ha estudiado en anfibios y peces. Se ha visto que este proceso puede ser regulado por hormonas, por el sistema nervioso o por ambos. Algunas sustancias del sistema nervioso, como la noradrenalina, están relacionadas con el movimiento de los pigmentos. Entre las hormonas principales que regulan este proceso están las melanocortinas, la melatonina y la hormona concentrante de melanina (MCH). Estas hormonas se producen en diferentes partes del cerebro. También pueden ser producidas por las células de la piel. Se ha observado que las hormonas activan receptores especiales en la superficie de los melanóforos, lo que envía una señal al interior de la célula. Las melanocortinas hacen que los pigmentos se dispersen, mientras que la melatonina y la MCH hacen que se agrupen.
Se han identificado muchos receptores de estas hormonas en peces y ranas. Dentro de la célula, una molécula llamada AMPc es muy importante para el movimiento de los pigmentos. El AMPc actúa sobre otras enzimas para activar "motores moleculares" que transportan las bolsas de pigmentos a lo largo de estructuras celulares.
Adaptación al entorno
La mayoría de los peces, reptiles y anfibios pueden cambiar ligeramente el color de su piel para adaptarse al ambiente. Este tipo de camuflaje, conocido como "adaptación al fondo", suele ser un ligero oscurecimiento o aclaramiento de la piel para imitar el color y la tonalidad del lugar donde se encuentran. Se ha demostrado que este proceso depende de la vista del animal, y que el movimiento de la melanina en los melanóforos es clave para el cambio de color. Algunos animales, como los camaleones o los anoles, han desarrollado una capacidad de adaptación al fondo muy efectiva, pudiendo generar muchos colores en poco tiempo. Han adaptado esta habilidad para responder también a la temperatura, cambios de ánimo o niveles de estrés, no solo a los cambios ambientales.
¿Cómo se forman los cromatóforos?
Durante el desarrollo de un embrión de vertebrado, los cromatóforos se forman a partir de la cresta neural, que son grupos de células que aparecen en los bordes del tubo neural (la estructura que formará el cerebro y la médula espinal). Estas células pueden viajar largas distancias para llegar a diferentes partes del cuerpo, como la piel, los ojos, las orejas y el cerebro. Después de salir de la cresta neural, los cromatóforos toman dos caminos: uno hacia la piel o uno hacia el interior del cuerpo. Una excepción son los melanóforos de la retina del ojo, que no vienen de la cresta neural, sino de una parte del tubo neural que forma el ojo.
Los científicos aún investigan cómo las células precursoras de los cromatóforos (llamadas cromatoblastos) se convierten en los diferentes tipos de cromatóforos. Por ejemplo, en los embriones de pez cebra, a los 3 días de la fertilización, ya están presentes los melanóforos, xantóforos e iridóforos. Estudios con peces cebra mutantes han mostrado que ciertos genes son clave para controlar la formación de los cromatóforos. Si estas proteínas faltan, los cromatóforos pueden estar ausentes, lo que causa problemas de pigmentación como el leucismo.
Usos de los cromatóforos en la ciencia
Además de la investigación básica para entender los cromatóforos, se les han encontrado varias utilidades. Por ejemplo, las larvas de pez cebra se usan para estudiar cómo los cromatóforos se organizan y se comunican para formar los patrones de rayas en los peces adultos. Esto ha sido muy útil para entender cómo se forman los patrones en la biología del desarrollo.
La biología de los cromatóforos también se ha usado como modelo para estudiar ciertas condiciones de salud en humanos, como algunos problemas de la piel o el albinismo. Se ha descubierto que las variaciones de pigmentación más claras en humanos y en la variedad "dorada" del pez cebra se deben a un menor número, tamaño y densidad de los melanosomas (las bolsas de pigmento). Esto está relacionado con un gen llamado Slc24a5. En humanos, las variaciones en este gen explican las diferencias en el color de la piel.
Los cromatóforos también se usan para detectar problemas de visión en animales de sangre fría. Si un animal con un problema de visión no puede adaptar el color de su piel al ambiente, se puede saber que tiene un problema de visión. Se cree que los receptores similares en humanos, que controlan el movimiento de pigmentos en los melanóforos, están involucrados en procesos como la pérdida de apetito y el bronceado. Por eso, las empresas farmacéuticas los estudian para buscar posibles medicamentos. Algunos científicos también han desarrollado técnicas para usar melanóforos como biosensores y para detectar enfermedades rápidamente. Finalmente, los cromatóforos podrían tener aplicaciones militares para lograr cambios rápidos de color y camuflaje activo.
Cromatóforos en pulpos y calamares
Los cefalópodos, como los calamares, sepias y pulpos, tienen "órganos" multicelulares complejos que usan para cambiar de color rápidamente. Cada unidad de cromatóforo tiene una célula cromatófora y muchos músculos, nervios y otras células. Dentro de la célula cromatófora, los pigmentos están en una bolsa elástica. Para cambiar de color, el animal deforma el tamaño o la forma de esta bolsa contrayendo los músculos. Esto cambia cómo los pigmentos reflejan o absorben la luz. Este mecanismo es diferente al de los peces o anfibios, donde los pigmentos se mueven dentro de la célula, pero el resultado final es similar.
Los pulpos tienen cromatóforos que pueden emitir diferentes colores, creando patrones que cambian muy rápido. Se cree que los nervios que controlan los cromatóforos están organizados en el cerebro de forma similar a los cromatóforos que controlan. Esto podría explicar por qué, cuando las neuronas se activan una tras otra, el cambio de color se produce en forma de ondas. Al igual que los camaleones, los cefalópodos usan el cambio de color para comunicarse. Además, son muy hábiles para adaptarse al fondo, pudiendo imitar el color y la textura de su entorno de forma increíblemente precisa.
Cromatóforos en bacterias
Los cromatóforos también se encuentran en las membranas de bacterias que hacen fotosíntesis. Estas bacterias los usan para capturar la luz y están compuestos por pigmentos como la bacterioclorofila y los carotenoides. En algunas bacterias, las proteínas que capturan la luz están dentro de las membranas de los cromatóforos. Sin embargo, otras bacterias han desarrollado una estructura especializada para capturar la luz, llamada clorosomas.
Véase también
En inglés: Chromatophore Facts for Kids
