El color ha sido un elemento de comunicación entre seres vivos desde hace más de 500 millones de años. Existen dos grandes tipos de color. El color de absorción electrónica es el que conocemos habitualmente y deriva de la absorción selectiva de determinadas longitudes de onda, normalmente por la presencia de pigmentos. El otro tipo, el color estructural, se produce por la interacción de la luz con moléculas o nanoestructuras periódicas de un orden de magnitud similar a la longitud de onda de la luz visible. La radiación luminosa que se encuentra con estas estructuras diminutas es sometida a cambios ópticos que causan un reflejo selectivo de longitudes de onda determinadas debido a interferencias constructivas y destructivas. El color estructural no es una propiedad intrínseca de los materiales sino más bien una función de la geometría de los materiales. Es decir, no se debe a los pigmentos de un material sino a su estructura.

Un ejemplo del color estructural se puede observar en las burbujas de jabón o en las láminas de aceite en un charco. Aunque el material es el mismo, en función de su estructura (grosor de la capa de jabón o de aceite) y esos cambios ópticos (reflexiones y refracciones con distintos ángulos) vemos distintos colores en el charco al lado de nuestro coche. El color estructural está presente en algunos de los ejemplos más vistosos del Reino animal: las plumas de los pavos reales, el caparazón de aspecto metálico de algunos escarabajos y las alas de algunas mariposas, pero hasta ahora no era conocido en las plantas.

Además del intenso color verde debido a la clorofila, las plantas presentan coloración, especialmente en las flores y los frutos. Para ello presentan pigmentos como antocianinas y flavonoides en vacuolas y carotenos y xantofilas en cromoplastos, orgánulos celulares especializados. Serían todos ellos ejemplos de color por absorción electrónica. Ello no obstante, un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y del Museo Smithsonian de Historia Natural (EE UU) han encontrado un ejemplo de una planta con color estructural, que es el más intenso conocido en cualquier ser vivo. Se trata del fruto de una planta llamada Pollia condensata. Pollia es un género tropical con aproximadamente veinte especies de hierbas perennes pertenecientes a la familia Commelinaceae de las monocotiledóneas. La planta tiene tallos estoloníferos y produce una infrutescencia parecida a una mora donde cada pequeña fruta tiene un diámetro de medio centímetro y un intenso color azul metálico.

El fruto de Pollia contiene unas 18 semillas duras y secas en su interior y no pierde su intenso color azul ni con el tiempo ni con la muerte de la planta. Estos frutos siguen brillando después de un siglo ya que no hay una pulpa que se pueda pudrir ni unos pigmentos que se puedan ir degradando. Al no poderse extraer ningún pigmento azul se estudió la estructura tisular de este fruto. El intenso brillo se debe a una cutícula lisa y transparente. El color es debido a estructuras más profundas. El epicarpo consiste de tres a cuatro capas de células con gruesas paredes, dos o tres capas subyacentes de células cargadas de taninos marrones y una región interna de células de finas paredes y escaso contenido citoplasmático en el fruto maduro. El intenso color azul iridiscente se debe a las células de la primera capa, las que tienen gruesas paredes celulares. Estas paredes están formadas por capas sucesivas de microfibrillas de celulosa, dispuestas paralelas entre sí y que de una capa a la siguiente se disponen en ángulo frente a la capa anterior y van tomando el conjunto de capas una disposición helicoidal. La orientación helicoidal de las microfibrillas de celulosa se produce por una rotación perfecta de microtúbulos en la célula que construye la pared. No se sabe cómo se controla ese proceso.

La transmisión de una luz de un color determinado y su reflexión surge de la diferencia en la propagación de la luz cuya longitud de onda encaja con el ángulo de la hélice. Es decir, la periodicidad de la hélice de capas de celulosa, la medida de las microfibrillas de celulosa y los espacios entre ellas, y su interacción con la luz hace que distintas longitudes de onda se reflejen. En función del grosor de las capas de celulosa y de la distancia entre las microfibrillas, la longitud de onda de la luz que más se refleja corresponde al color azul. Si los grosores de las capas son distintos, se ven algunas células con un color que tiene mayor cantidad de reflejo rojo o verde. Al variar algo el color de célula a célula ya que el grosor de la capa de celulosa varía, el fruto tiene un aspecto puntillista o pixelado. Las células actúan como microrreflectores y, además, el reflejo es especialmente fuerte. Si se compara con un espejo de plata, el fruto refleja el 30% de luz, lo que lo hace aún más intenso que el de las alas de la mariposa Morpho rhetenor. Por último, la luz que consigue atravesar la primera capa de células es absorbida por los pigmentos de tanino de la segunda capa, lo que aumenta la pureza del color estructural. Algo similar se ve con pigmentos de melanina en zonas con colores estructurales de pájaros y mariposas.

Es posible que se puedan hacer estructuras de celulosa similares para sustituir a los colorantes que se utilizan en la industria alimentaria o en la manufactura de papel. También pueden usarse como mecanismo de seguridad contra las falsificaciones puesto que las estructuras de celulosa incrustadas en papel serían muy difíciles de copiar.

Un último párrafo dedicado a la función. Los colores estructurales de los animales se usan para señalización o selección de pareja, pero esas funciones tienen poco sentido en Pollia. El truco de esta especie es que esos frutos contienen solamente semillas pero sin pulpa, por lo tanto no tienen ningún valor nutricional. En las zonas bajo las copas de los árboles del bosque tropical donde Pollia vive, con poca luz, los frutos son muy visibles. Su aspecto brillante hace que parezca un fruto carnoso, incluso aunque haga mucho tiempo que se separó de la planta con lo que aumentan la posibilidad de atraer un animal y que las semillas sean dispersadas. Además, se ha visto que las aves recogen los frutos brillantes y los usan para decorar sus nidos y de esta manera atraer pareja. De esta manera la planta no gasta recursos en producir azúcares para que sus frutos sean atractivos y las semillas aumenten su dispersión geográfica.

Una función que hace el color estructural tanto en animales como en Pollia es el mimetismo. Los frutos secos de Pollia condensata se parecen a las bayas azules de Psychotria peduncularis, un arbusto que habita en las mismas lugares que Pollia. Algunos pájaros irán a Pollia pensando que van a saborear los dulces frutos de Psychotria pero se encuentran un fruto seco e indigerible. Parece que este sistema espectacular ha sido exitoso porque Pollia condensata y todo su género tiene una amplia distribución geográfica en toda la zona tropical africana.

Para leer más:

• Vignolini, S. et al. (2012). Proc. Natl Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1210105109