Kleur is overal. Typerend binnen steeds veranderende mode trends, niet zelden bepalend voor de aankoop van een wagen, identificerend als de kleuren van je voetbalclub. Zelfs politieke partijen worden gelinkt aan specifieke kleuren. Kleur sluipt in onze taal als we in geuren en kleuren vertellen, als we kleur bekennen. Gedurende eeuwen wordt de mens al geïnspireerd, verwonderd en verbaasd door de verscheidenheid aan kleuren die we terugvinden in de dieren- en plantenwereld. In Werners Nomenclature of Colours (1821) wordt een overzicht gegeven van de toen gekende kleuren, maar ook waar je ze kan terugvinden in de natuur. Zo wordt het blauw dat op de vleugels van een mannetjeseend teruggevonden wordt heel poëtisch 'Pruisisch Blauw' genoemd.

Waarvoor dienen al die kleuren in de natuur?

Maar wat is kleur nu juist?

De bron van alle kleur is de zon, zonder zonlicht is er geen kleur. In het volledige spectrum aan zonnestraling zit er tussen UV- en infrarood een interessant stukje. Dat deel van het spectrum dat we zichtbaar licht noemen omdat we het kunnen waarnemen met menselijke ogen. Het bestaat uit violet, blauw, groen, geel, oranje tot rood licht (duidelijk te zien in een regenboog!). Maar als de zon als het ware alle kleuren produceert, waarom zien wij dan bepaalde kleuren? Waarom is een blad van een boom, van alle mogelijke kleuren, net groen?

Een blad is groen omdat enkel het groene deel van het spectrum weerkaatst wordt door het pigment chlorofyl en opgevangen wordt door receptoren in onze ogen. De andere kleuren van het spectrum (blauw, oranje, rood) worden opgenomen door het blad (absorptie) of gaan erdoor (transmissie). Dit samenspel van weerkaatsing, absorptie en transmissie is net wat kleur maakt. Zo is puur wit bijna 100% reflectie, alle licht en dus ook alle kleuren die op een wit blad vallen, worden teruggekaatst. Wij interpreteren een mix van alle kleuren als wit. Zwart is het omgekeerde, bijna al het licht wordt geabsorbeerd. Het meest zwarte materiaal ter wereld, Vantablack, wordt kunstmatig gemaakt uit heel kleine nanobuisjes uit koolstof en absorbeert meer dan 99,9% van het invallende licht.

Hoe en waarom?

De pauwenstaart met opvallende oogvlekken in intens blauw, groen en gele kleuren is een schoolvoorbeeld van een ware kleurexplosie. Als biologen een pauwenstaart willen onderzoeken, dan kunnen ze zich twee soorten vragen stellen: hoe en waarom. Hoe worden de opvallende blauw, groen en gele kleuren geproduceerd in een pauwenstaart, wat is het mechanisme? En waarom is die staart net zo gekleurd, waarom is die op die manier geëvolueerd en wat is de functie ervan?

Er zijn twee manieren om kleur te produceren: via pigmenten en via structurele kleuren. Veel voorkomende pigmenten zijn chlorofyl die de groene kleur geeft aan planten en melanine dat verantwoordelijk is voor veel donkere kleuren bij vogels, insecten,... maar ook bij mensen in de huid teruggevonden wordt en onze typische huidskleur veroorzaakt. Het is de chemische opbouw van de chlorofyl en melanine molecule die bepaalt welk deel van het licht gereflecteerd wordt en dus welke kleur geproduceerd wordt.

Een tweede categorie zijn structurele kleuren waar kleur niet gemaakt wordt door pigmenten maar enkel door een welbepaalde structuur. Zo kan je in een zeepbel of in een olievlek op straat kleuren zien omdat die uit een heel dunne film bestaan dat licht op zo'n manier reflecteert dat kleur ontstaat. Het gezicht van de blauwe mandril (een soort aap) is blauw, niet door een blauw pigment, maar door sterk opeengepakte collageenvezels die blauw licht reflecteren. Ook de kleur van een pauwenstaart is structureel. Verrassend genoeg worden in de veren donkere melaninekorrels teruggevonden (zoals bij mensen), maar in dit geval werkt melanine niet als een pigment. In tegenstelling tot mensen waar melanine willekeurig voorkomt in de huid, komen de melaninekorrels bij een pauw in een patroon van sterk geordende laagjes voor wat zorgt voor lichtbreking en zo kleur geproduceerd wordt. De precieze kleur (blauw, groen of geel) hangt af van de grootte van de melaninekorrels en van het aantal laagjes. Een pauw slaagt er dus in om met heel donker melanine een felblauwe of felgroene kleur te maken. Bovendien is deze kleur ook nog eens iriserend wat betekent dat de kleur hoekafhankelijk is. Makkelijk zelf te testen door een pauwenveer onder een lamp te leggen en vanuit verschillende hoeken te bekijken.

Het zal je niet verbazen dat kleur tal van functies heeft. Zo speelt chlorofyl een belangrijke rol in fotosynthese en beschermt de melanine in onze huid tegen afbraak van voor ons noodzakelijke stoffen door zonlicht. Eén van de meest gekende functies van kleur is misschien wel camouflage en dat gebeurt meestal door dezelfde kleur aan te nemen als de achtergrond wat heel nuttig is als je je wil verbergen voor predatoren of je ongemerkt een prooi wil besluipen. Maar soms loont het ook om op te vallen! Zo speelt kleur een belangrijke rol binnen seksuele selectie. Binnen het dierenrijk zijn het vaak de mannetjes die opvallende kleuren hebben. En dat zijn ze voor een goeie reden: om vrouwtjes te overtuigen om voor hen te kiezen. De intensiteit van de kleur bepaalt de kwaliteit en dus de aantrekkelijkheid van het mannetje. Dit is zo voor een mannetje van de pauw en de blauwe mandril, geen gevatte openingszinnen, een afgetraind lichaam of een volle bankrekening maar een indrukwekkend kleurrijke staart of een felblauw gezicht maken het verschil.

Net zoals bij de blauwe veren van een pauw en de blauwe huid van sommige apen hebben mensen melanine en collageen in de huid. We hebben dus de bouwstenen om een blauwe huid te hebben, maar deze zijn niet gestructureerd genoeg om een blauwe kleur te produceren. Waarom is dat zo? Wel, het is eigenlijk moeilijk om een antwoord te geven op de vraag waarom we iets niet zijn, waarom we in een bepaalde richting geëvolueerd zijn en niet in een andere. Je kan evengoed de vraag stellen waarom we niet onder water kunnen ademen, of waarom we niet kunnen vliegen. Maar als we naar de evolutie van onze soort kijken, dan kunnen we zeggen dat de beschermende functie van melanine tegen zonnestraling belangrijk is en daarvoor hoeft onze huid helemaal niet blauw te zijn maar vertoont het onze typerende huidskleur. En zolang vrouwen niet aangetrokken worden tot blauwe mannen, zullen we nog een tijdje huidskleurig blijven...

Bram Vanthournout is bioloog aan de UGent.

Kleur is overal. Typerend binnen steeds veranderende mode trends, niet zelden bepalend voor de aankoop van een wagen, identificerend als de kleuren van je voetbalclub. Zelfs politieke partijen worden gelinkt aan specifieke kleuren. Kleur sluipt in onze taal als we in geuren en kleuren vertellen, als we kleur bekennen. Gedurende eeuwen wordt de mens al geïnspireerd, verwonderd en verbaasd door de verscheidenheid aan kleuren die we terugvinden in de dieren- en plantenwereld. In Werners Nomenclature of Colours (1821) wordt een overzicht gegeven van de toen gekende kleuren, maar ook waar je ze kan terugvinden in de natuur. Zo wordt het blauw dat op de vleugels van een mannetjeseend teruggevonden wordt heel poëtisch 'Pruisisch Blauw' genoemd. De bron van alle kleur is de zon, zonder zonlicht is er geen kleur. In het volledige spectrum aan zonnestraling zit er tussen UV- en infrarood een interessant stukje. Dat deel van het spectrum dat we zichtbaar licht noemen omdat we het kunnen waarnemen met menselijke ogen. Het bestaat uit violet, blauw, groen, geel, oranje tot rood licht (duidelijk te zien in een regenboog!). Maar als de zon als het ware alle kleuren produceert, waarom zien wij dan bepaalde kleuren? Waarom is een blad van een boom, van alle mogelijke kleuren, net groen? Een blad is groen omdat enkel het groene deel van het spectrum weerkaatst wordt door het pigment chlorofyl en opgevangen wordt door receptoren in onze ogen. De andere kleuren van het spectrum (blauw, oranje, rood) worden opgenomen door het blad (absorptie) of gaan erdoor (transmissie). Dit samenspel van weerkaatsing, absorptie en transmissie is net wat kleur maakt. Zo is puur wit bijna 100% reflectie, alle licht en dus ook alle kleuren die op een wit blad vallen, worden teruggekaatst. Wij interpreteren een mix van alle kleuren als wit. Zwart is het omgekeerde, bijna al het licht wordt geabsorbeerd. Het meest zwarte materiaal ter wereld, Vantablack, wordt kunstmatig gemaakt uit heel kleine nanobuisjes uit koolstof en absorbeert meer dan 99,9% van het invallende licht.De pauwenstaart met opvallende oogvlekken in intens blauw, groen en gele kleuren is een schoolvoorbeeld van een ware kleurexplosie. Als biologen een pauwenstaart willen onderzoeken, dan kunnen ze zich twee soorten vragen stellen: hoe en waarom. Hoe worden de opvallende blauw, groen en gele kleuren geproduceerd in een pauwenstaart, wat is het mechanisme? En waarom is die staart net zo gekleurd, waarom is die op die manier geëvolueerd en wat is de functie ervan? Er zijn twee manieren om kleur te produceren: via pigmenten en via structurele kleuren. Veel voorkomende pigmenten zijn chlorofyl die de groene kleur geeft aan planten en melanine dat verantwoordelijk is voor veel donkere kleuren bij vogels, insecten,... maar ook bij mensen in de huid teruggevonden wordt en onze typische huidskleur veroorzaakt. Het is de chemische opbouw van de chlorofyl en melanine molecule die bepaalt welk deel van het licht gereflecteerd wordt en dus welke kleur geproduceerd wordt. Een tweede categorie zijn structurele kleuren waar kleur niet gemaakt wordt door pigmenten maar enkel door een welbepaalde structuur. Zo kan je in een zeepbel of in een olievlek op straat kleuren zien omdat die uit een heel dunne film bestaan dat licht op zo'n manier reflecteert dat kleur ontstaat. Het gezicht van de blauwe mandril (een soort aap) is blauw, niet door een blauw pigment, maar door sterk opeengepakte collageenvezels die blauw licht reflecteren. Ook de kleur van een pauwenstaart is structureel. Verrassend genoeg worden in de veren donkere melaninekorrels teruggevonden (zoals bij mensen), maar in dit geval werkt melanine niet als een pigment. In tegenstelling tot mensen waar melanine willekeurig voorkomt in de huid, komen de melaninekorrels bij een pauw in een patroon van sterk geordende laagjes voor wat zorgt voor lichtbreking en zo kleur geproduceerd wordt. De precieze kleur (blauw, groen of geel) hangt af van de grootte van de melaninekorrels en van het aantal laagjes. Een pauw slaagt er dus in om met heel donker melanine een felblauwe of felgroene kleur te maken. Bovendien is deze kleur ook nog eens iriserend wat betekent dat de kleur hoekafhankelijk is. Makkelijk zelf te testen door een pauwenveer onder een lamp te leggen en vanuit verschillende hoeken te bekijken. Het zal je niet verbazen dat kleur tal van functies heeft. Zo speelt chlorofyl een belangrijke rol in fotosynthese en beschermt de melanine in onze huid tegen afbraak van voor ons noodzakelijke stoffen door zonlicht. Eén van de meest gekende functies van kleur is misschien wel camouflage en dat gebeurt meestal door dezelfde kleur aan te nemen als de achtergrond wat heel nuttig is als je je wil verbergen voor predatoren of je ongemerkt een prooi wil besluipen. Maar soms loont het ook om op te vallen! Zo speelt kleur een belangrijke rol binnen seksuele selectie. Binnen het dierenrijk zijn het vaak de mannetjes die opvallende kleuren hebben. En dat zijn ze voor een goeie reden: om vrouwtjes te overtuigen om voor hen te kiezen. De intensiteit van de kleur bepaalt de kwaliteit en dus de aantrekkelijkheid van het mannetje. Dit is zo voor een mannetje van de pauw en de blauwe mandril, geen gevatte openingszinnen, een afgetraind lichaam of een volle bankrekening maar een indrukwekkend kleurrijke staart of een felblauw gezicht maken het verschil.Net zoals bij de blauwe veren van een pauw en de blauwe huid van sommige apen hebben mensen melanine en collageen in de huid. We hebben dus de bouwstenen om een blauwe huid te hebben, maar deze zijn niet gestructureerd genoeg om een blauwe kleur te produceren. Waarom is dat zo? Wel, het is eigenlijk moeilijk om een antwoord te geven op de vraag waarom we iets niet zijn, waarom we in een bepaalde richting geëvolueerd zijn en niet in een andere. Je kan evengoed de vraag stellen waarom we niet onder water kunnen ademen, of waarom we niet kunnen vliegen. Maar als we naar de evolutie van onze soort kijken, dan kunnen we zeggen dat de beschermende functie van melanine tegen zonnestraling belangrijk is en daarvoor hoeft onze huid helemaal niet blauw te zijn maar vertoont het onze typerende huidskleur. En zolang vrouwen niet aangetrokken worden tot blauwe mannen, zullen we nog een tijdje huidskleurig blijven...Bram Vanthournout is bioloog aan de UGent.