La química del Color
¿Por qué vemos los colores?

Madrid es Ciencia 2026
¿Para qué vemos la luz y los colores?
¿Cómo vemos los colores?
¿Cómo transformamos la luz en un impulso nervioso?
La constancia del color

 

¿Para qué vemos la luz y los colores?

Los fotones de energía que inciden sobre un organismo son una fuente importante de información:

  • Informan de si es de día o noche y de la cantidad de luz en el ambiente, lo que está relacionado con la localización de predadores o presas o lo vulnerables o no frente a organismos con capacidad visual...
  • Su presencia en abundancia sirve como energía untilizable por organismos fotosintéticos...
  • Pueden informat de la presencia de objetos a distancia formando imágenes del mundo exterior al organismo...
  • Pueden informar de luces visibles o radiación infrarroja (calor) emitida por otros organismos

Microbios, plantas y animales detectan la luz por mecanismos muy diversos y actúan en consecuencia

En los animales la capacidad de percibir la luz se conoce como visión y los órganos especializados en detectar los fotones son los llamados ojos.

Hay muchos modelos de ojos, algunos solo detectan la luz pero otros son capaces de percibir imágenes y colores.

Las longitudes de onda que son capaces de detectar los animales son variables pero en general la gran mayoría detectan los fotones del espectro visible, algunos ven algo en el ultravioleta y otros en el infrarrojo pero nunca muy lejano.

El motivo por el que los animales solo ven en el estrecho tramo del espectro electromágnético conocido como espectro visible es porque en la Tierra la atmósfera absorbe el ultravioleta y el infrarrojo denjando una estrecha ventana del visible. Las ondas de radio no parecen aportar información importante ...

Distinguir entre determinadas longitudes de onda de la luz que nos llega nos proporciona información adicional. Por ejemplo.

- Tipo o estado de determinadas sustancias.

- Señales de advertencia o comunicación.

 

 

¿Cómo vemos los colores?

Para detectar fotones hace falta absorberlos y pasar la información al sistema nervioso.
La percepción de objetos y colores se produce en el cerebro de los animales por descargas eléctricas entre las neuronas.
Por lo tanto es necesario un mecanismo que convierta la energía electromagnética en impulsos nerviosos.

Dectección de fotones

Para detectar fotones hace falta que interaccionen con un materia y cedan su energía, es decir, sean absorbidos.

Las sustancias que absorben los fotones para captan infomación de la luz se llaman pigmentos visuales

La existencia de diferentes pigmentos visuales que responden a diferentes longitudes de onda es lo que permite la visión en color.

Todos los vertebrados compartimos el mismo modelo de detección visual. Se basa en células especializadas que se encuentran en la retina del ojo y que detectan los fotones mediante una molécula llamada Rodopsina.

Unas de estas células se encargan de la detección de pequeñas cantidades de luz, son las llamadas bastones visuales.
Los bastones no interpretan el color de la radiación, de ello se encargan otras células menores llamadas conos visuales.

 
Estructura de la retina con conos y bastones. Detalle de conos (cones) y bastones (rods)
Los humanos y el resto de los primates tenemos tres tipos de conos que absorben colores de diferentes longitudes de onda. Ello nos permite diferenciar entre miles de tonos de color....

 

La mayoría de los mamíferos solo tienen dos tipos de conos por lo que ven muchos menos colores que nosotros; sin embargo la mayoría del resto de los vertebrados (aves, reptiles, peces...) tienen cuatro tipos diferentes de conos por lo que su capacidad de detectar colores es muy superior a la humana.

El motivo de estas discrepancias tiene que ver con el proceso evolutivo de los vertebrados: Los vertebrados en el comienzo de su evolución desarrollaron cuatro tipos de conos visuales, los mamíferos primitivos eran animales nocturnos o habitantes de bosques oscuros, dependían poco de la información de la luz, por lo que perdieron dos de los pigmentos primitivos.
Los primates, por su vida arborícola, desarrollaron de nuevo una importante capacidad de visión y de detección cromática para distiguir frutos y otros alimentos, por lo que duplicaron uno de los pigmentos preexistentes (observese la semejanza de la absorción entre rojo y verde).
Las aves nunca perdieron sus conos pues proceden de dinosaurios diurnos que siempre dependieron de modo importante de la vista.

Con escasez de luz los conos no son funcionales por lo que solo se activan los bastones, mucho más sensibles.
Este es el motivo por el que por la noche no podamos apreciar colores.

En el caso de que un tipo de cono sea defectuoso veremos menos colores.
Estas alteraciones de la visión del color reciben el nombre de daltonismo, existiendo vaios tipos dependiendo del tipo de cono defectuoso.

 

La enfermedad es difícil de detectar pues con dos receptores aún se pueden apreciar los colores aunque en una gama menor.

Para detectar el daltonismo se recurre a pruebas de diferenciación de colores en una imágen...

 

 

¿Cómo transformamos la luz en un impulso nervioso?

El mecanismo mediante el cual captamos los fotones y los transformamos en información nerviosa es muy complejo.

Se basa en el pigmento que contienen las células visuales llamado rodopsina.

La rodopsina es una molécula formada por una cadena de aminoácidos (opsina) unida reversiblemente a una molécula del grupo de los terpenos llamada retinal.
En la rodopsina el retinal se encuentra en una forma angulosa llamada cis-retinal

La rodopsina se encuentra siempre ligada a las membranas internas de conos y bastones, por ello estas células contienen numerosas membranas apiladas conocidas como discos

En ausencia de luz los conos y bastones se encuentran polarizados con una carga interna de -40 mv por la acción de unas proteínas de membrana que hacen salir iones de Na+ dejando el citoplasma cargado negativamente, pero simultáneamente unos canales situados en la membrana del segmento exterior de la célula visual permite la reentrada impidiendo que la carga sea mayor.

 

Cuando en una célula visual incide un fotón se producen los siguientes procesos :

Esquema de una molécula de Rodopsina

    • El fotón es absorbido por el cis-retinal (anguloso) convirtiéndolo en trans-retinal (molécula lineal).
    • El trans-retinal se separa de la cadena de aminoácidos dejando la opsina libre.
    • La opsina modifica a una proteína G
    • La proteína G activa a la proteína fosfodiesterasa de GMPc
    • La fosfodiesterasa de GMPc elimina el GMPc (un mensajero celular) convirtiéndolo en GMP inactivo.
    • En ausencia del GMPc se cierran los canales de sodio que mantienen la célula cargada negativamente a -40nm
    • Al no poder salir el ión sodio la célula se hiperpolariza a -70mV

      Todas estas reacciones en cadena hacen posible que un solo fotón que activa una opsina, active decenas de proteínas G, miles de fosfodiesterasas de GMPc, que destruirán prácticamente todo el GMPc celular cerrando todos sus canales de sodio. El efecto amplificador es inmenso. Un fotón puede despolarizar una célula entera.

 

    • La hiperpolarización hace que la célula deje segregar un neurotrasmisor a las células nerviosas de la retina lo que se interpreta como presencia de luz

 

 

 

Información visual del impulso nervioso

  • La señál emitida por la célula visual activa o inhibe diferentes neuronas de la retina para separar diferentes aspectos de la imágen: bordes, colores, cambios...
  • De la retina emergen terminaciones nerviosas que forman el nervio óptico que penetra en el cráneo hacia el encéfalo.
  • Las fibras visuales hacen una escala en el tálamo antes de dirigirse a la corteza cerebral de la parte posterior del cerebro; el área visual primaria.
  • En diferentes partes del cerebro se interpretan diversasa características de la imágen entre ellas el color de los objetos

 

Constancia del color

Los colores que vemos no son exáctamente frecuencias electromagnéticas

La función del sistema visual es extraer información útil del medio con la máxima economía posible
Nuestros receptores no se limitan a detectar la longitud de onda de la luz incidente sino que intentan que la sensación de color sea constante para un mismo objeto, para ello nuestra retina y nuestro cerebro hacen operaciones con la luz incidente para detectar diferencias de luz que .....

Nos engañan los sentidos
- determinadas frecuencias se interpretan como colores sin serlo si estimulan de igual manera a los tres tipos de conos

 

Nuestros sentidos superan a las máquinas
- Somos capaces de interpretar colores aunque sus longitudes de onda varíen. Una flor roja nos parece roja con luz blanca o con luz de lámparas incandescentes o fluoroscentes. El color que refleja es diferente, una máquina que detecte fotones lo interpretaría como que tiene diferente color. Nuestros ojos examinan el entorno para que sigamos viéndola roja