¿Por qué algunas verduras, por ejemplo las zanahorias, contienen pigmentos que absorben la luz si crecen bajo tierra?

¿Sabías que las zanahorias no eran originalmente de color naranja? Eran de color púrpura, blanco, verde, amarillo, todo tipo de colores, pero no de color naranja. Ahora puedes ver algunas de esas variedades de patrimonio en las tiendas de abarrotes. El color naranja que conocemos es el producto de la cría selectiva.

Pero volvamos a su pregunta: la pregunta de por qué las estructuras que nunca se ven normalmente podrían tener pigmentos es mucho más interesante de lo que se podría pensar a primera vista.

Comenzaré con una pregunta extraña y sin relación: ¿por qué es visible la luz visible? Es decir, ¿por qué, dado todo un espectro electromagnético de onda ultralarga, ondas de radio de baja energía a rayos cósmicos de super alta energía, evolucionamos para ver solo una banda estrecha de aproximadamente 390 a 700 nm? ¿Por qué no vemos rayos X o microondas? Incluso otras criaturas que pueden ver otras longitudes de onda solo se extienden a las partes cercanas de los rangos de ultravioleta e infrarrojo.

La respuesta se relaciona con la química orgánica: ese rango de energía electromagnética es el rango de energía que puede excitar electrones pi: es decir, en una molécula orgánica con enlaces dobles y únicos alternantes, los electrones que forman esos enlaces pueden moverse a un estado de energía superior por luz visible sin ionización y potencialmente creando reacciones de oxidación dañinas. A energías más bajas, la radiación (como las ondas de radio) no puede excitar los electrones en las moléculas orgánicas. A energías más altas, la radiación elimina los electrones de las moléculas y causa estragos bioquímicos, que es la forma en que las quemaduras solares pueden provocar cáncer o, al menos, un envejecimiento prematuro.

¿Qué tiene esto que ver con las zanahorias? Bueno, sucede que esos mismos sistemas que los químicos orgánicos llaman sistemas de doble enlace conjugados también pueden formar una especie de amortiguador en la célula contra el daño oxidativo causado, entre otras cosas, por intensidades de luz altas. Permiten que una planta equilibre los potenciales oxidativos y reductivos en la célula y, por lo tanto, manejen gran cantidad de luz solar de alta energía sin dañar fatalmente las células. Entonces, si usted es una planta y quiere sintetizar un compuesto para absorber radicales libres dañinos, etc., entonces un compuesto con dobles enlaces conjugados, y por lo tanto una gran cantidad de electrones pi, probablemente le sea muy útil. Y esos compuestos a menudo son visibles como pigmentos, porque las mismas propiedades que los hacen visibles también los hacen útiles como antioxidantes. E incluso en las raíces, un depósito de antioxidantes puede servir para ayudar a proteger toda la planta. (También recuerde que las zanahorias fueron criadas para producir en exceso betacaroteno porque se veía bien. Pero también lo encontraron en las hojas, aunque no lo notan con toda la clorofila presente)

Esta es la razón por la que se nos aconseja comer una dieta rica en vegetales de diferentes colores, porque esos colores se correlacionan bien con la presencia de antioxidantes que deberíamos consumir en nuestra dieta.

Creo que Scott Strough dio una gran y concisa respuesta.

Añadiré un nivel más general, que muchos compuestos interactúan con la luz. Pero rara vez es la única característica que tienen. Y podría no ser la característica de interés para un organismo dado.

Por ejemplo, NADH absorbe luz UV, pero la función en las células es como un transportador de electrones, esta es solo una característica “aleatoria” que está relacionada con la estructura, pero irrelevante para la función biológica de la molécula.

Y la hemoglobina y la mioglobina absorben luz en el espectro visible, pero su función es transportar y almacenar oxígeno molecular para su uso en el metabolismo. Entonces, de nuevo, la absorbancia de la luz es solo una característica “aleatoria”.

Excelente pregunta En el caso de las zanahorias, lo que sucedió es que tomamos un rasgo que tenía el propósito de almacenar estos productos bioquímicos para usarlo más tarde y seleccionar para un uso aún más fuerte de este rasgo. Las zanahorias silvestres (encaje de reina anne, Daucus carota ) no tienen un almacenamiento tan fuerte de betacaroteno como nuestros cultivos de zanahorias. Pero sí almacena algo para el rebrote de la planta aérea. Somos la razón del aumento. Aquí hay una muy buena fuente para aprender sobre la historia de la zanahoria y por qué se ve así hoy.

Un breve resumen y línea de tiempo de la zanahoria.

La historia de cada vegetal es diferente. Pero el hilo común es que seleccionamos y cultivamos los cultivares para satisfacer nuestras necesidades.

Las zanahorias no eran originalmente de color naranja, solo son de ese color hoy debido a la crianza selectiva (supongo que se podría llamar modificación genética si te sientes mal) por los holandeses (cuya casa real es la “Casa de Orange” y el color nacional es bastante definitivamente naranja) Este fue un brote de fervor patriótico en el siglo 15 y las zanahorias han sido así desde entonces.

Originalmente, la mayoría de las zanahorias eran del mismo color que la mayoría de las raíces, blancas, aunque hay algunas variedades de color oscuro de herencia.

Las zanahorias no son las únicas en tener colores en sus raíces (las raíces de la ortiga son amarillas, por ejemplo), tal vez es una forma de resistencia contra enfermedades o insectos y el material disuasorio o conservador simplemente resulta coloreado. Existe una gran cantidad de beta caroteno en la fruta de palma (como en el aceite de palma) sin una razón muy obvia.

La misma razón por la cual los humanos tienen tailbones. No hace nada que valga la pena, pero tampoco se interpone en el camino. Los organismos vivos tienen todo tipo de rasgos superfluos que son completamente inútiles para ellos. A veces es la reliquia de una versión mucho más útil del mismo rasgo que posee un antepasado de ese organismo, y a veces es simplemente una mutación aleatoria e inútil que nunca fue lo suficientemente dañina para ser seleccionada en contra. En este caso, sospecho que es el último.

No soy biólogo, pero IIRC creamos las zanahorias que conocemos hoy. Las zanahorias silvestres todavía existen, y son blancas. Hay muchos colores de zanahoria, incluso morado. Supongo que es porque el naranja es un buen color, pero no puedo decir con certeza por qué.