Мы все привыкли: кровь — красная. Но подумай — осьминог с синим «штанишком», зелёная кровь у некоторых ящериц и вовсе фиолетовые мутанты среди морских червей. Откуда вся эта цветовая мозаика? Короткий ответ — разная «упаковка» кислорода. Длинный — целая эволюционная вечеринка метallo-молекул. Разберём по полочкам.
1) Коротко о главном — почему вообще кровь цветная
Цвет крови определяется пигментом, который переносит кислород. Разные животные «изобрели» разные молекулы-переносчики — и каждый из них отражает свет по-своему. Наша кровь красная, потому что у нас гемоглобин с железом в центре; у других — медь, или совсем другие молекулы — вот и иные цвета.
2) Красная кровь — это гемоглобин (железо = краснота)
У современных позвоночных (включая людей) кислород носит гемоглобин — белок с «гемом», где в центре сидит атом железа (Fe). Когда железо соединяется с кислородом — ткань светлеет, кровь становится ярко-алой (артериальная кровь). Когда кислорода меньше — цвет темнее, рубиново-бордовый (в венах). Просто, надёжно, эволюционно проверено.
3) Синяя кровь — это гемоцанин (медь = синева)
У многих моллюсков и членистоногих (осьминоги, кальмары, крабы, лангусты, латимерии типа мечехвостов) вместо гемоглобина — гемоцанин. Это белок, где кислород связывается с медью (Cu). В окисленном виде (связанном с кислородом) гемоцанин даёт синий оттенок плазмы/гемолимфы.
Почему эволюция выбрала медь у этих групп? Частично — исторические и биохимические причины: разные животные «научились» использовать разные доступные металлы и белковые архитектуры, которые лучше работали в их среде (температура, состав среды, способ кровообращения).
4) Зелёная и другие необычные варианты — не всегда «кислородный» пигмент
Зелёная кровь бывает по разным причинам:
- Chlorocruorin — пигмент, близкий к гемоглобину, найден у некоторых морских кольчатых червей (полиhеты). В концентрированном виде он может выглядеть красным, а в разведённом — зелёным → эффект «переходного» цвета.
- Biliverdin (зелёный желчный пигмент) — у некоторых ящериц (например, новогвинейских зелёнокровых сцинкeй рода Prasinohaema) и у редких птиц/амфибий в крови очень высокие уровни билевердина — он даёт зелёный оттенок крови. У этих животных биливердин накапливается в необычно больших концентрациях и окрашивает кровь/жёлчь в зелёный, при этом животные удивительно не погибают от этого «пожара пигментов» (в отличие от людей).
Есть и редкие случаи фиолетовой или коричневой крови — всё это следствие других пигментов или степеней окисления.
5) Почему эволюция «выбрала» разные пигменты? (адаптация, история и физика)
Причины разные и часто переплетаются:
- Доступность металлов в среде: в морской среде медь могла быть более «удобным» вариантом для некоторых древних линий.
- Температурно-газовые условия: разные пигменты обладают разной аффинностью к кислороду при разных температурах и давлении — это важно для животных в холодной воде глубин или в средах с низким O₂.
- Тип кровообращения: у многих беспозвоночных кровь не находится в замкнутых сосудах (гемолимфа), пигменты чаще растворены прямо в жидкости — это диктует другую биохимическую архитектуру.
- Конвергентная/параллельная эволюция: различные группы могли независимо «изобрести» методы переносить O₂ — итог многообразие молекул.
6) Практический эффект: что цвет говорит о физиологии
- Гемоглобин (красный) быстро и эффективно переносит O₂ в замкнутой системе кровеносных сосудов — идеально для активного образа жизни животных с высокой метаболической потребностью.
- Гемоцанин (синий) хорошо работает в холодной воде и при низком содержании кислорода, что делает его выгодным для многих морских обитателей.
- Билевердин-зависимые зелёные формы? Это уже побочный эффект метаболизма желчных пигментов — интересный пример того, как «отходы» могут дать преимущества (возможно — защита от паразитов).
7) Любопытные факты, чтобы блеснуть в беседе
- Латимерия, некоторые кальмары и крабы — «синие» в глазах любителя биологии.
- Зелёная кровь у сцинков Prasinohaema — возможная природная защита от малярийоподобных паразитов (под гипотезой).
- У человека избыток билевердина — желтуха; у зелёнокровых сцинков он не убивает — загадка физиологии.
8) Вывод — цвет крови не про красоту, а про историю и среду
Цвет крови — это многослойный код: и биохимия, и экология, и эволюционная история. Красное у нас — удобный стандарт; синие, зелёные и иные оттенки — напоминание, что жизнь на Земле экспериментирует с химией так, как ей нужна. И это ещё один повод смотреть на природу с восхищением — и с вопросом «а что дальше?».