След като кръвта е червена, защо вените са сини?

Кръвта в човешкото тяло винаги е червена, както в артериите, така и във вените. Погледнете обаче китката си или сгъвката на лакътя си и ще видите ясно изразени сини или зеленикави линии под кожата. Много хора в детството си мислят, че вените са „синя кръв“, която се оцветява в червено, когато се изложи на въздействието на въздуха. Всъщност вените са много по-интересни. Става въпрос за физиката на светлината, структурата на кожата и дори за това как мозъкът ни обработва цветовете.

Защо кръвта е червена?

Накратко – червена. Винаги. Но с нюанси. Червеният цвят на кръвта ни се определя от хемоглобина – сложен протеин, който се намира във вътрешността на червените кръвни клетки (еритроцитите). Във всяка молекула на хемоглобина има четири атома желязо и именно взаимодействието на желязото с кислорода придава на кръвта характерния червен оттенък.

Артериалната кръв, която е наситена с кислород, има ярко ален цвят. Венозната кръв, която вече е предала кислород на тъканите и връща обратно въглеродния диоксид, става тъмночервена, почти кестенява. Тя обаче никога не е синя или синкава. Всеки, който е давал кръв от вената, ще потвърди това – в епруветката има тъмночервена течност, а не синя.

Разликата в нюансите се обяснява с факта, че хемоглобинът с кислород поглъща вълните от синьо-зеления спектър и отразява червено-оранжевото, а без кислород започва да поглъща повече червени вълни и поради това кръвта изглежда по-тъмна. Освен това кръвта ни е солена и за това също си има обяснение.

Защо вените ни са сини

Отговорът на този важен въпрос не се крие в кръвта, а в начина, по който светлината преминава през кожата. През 1996 г. екип от учени, ръководен от Алвин Кинъл, публикува подробно изследване „Why do veins appear blue?“ (Защо вените изглеждат сини?) в списание Applied Optics. С помощта на CCD камера и компютърни симулации те показват, че цвета на кръвоносните съдове се определя от четири фактора:

1. начинът, по който кожата разсейва и поглъща светлината с различна дължина на вълната;
2. нивото на насищане на кръвта с кислород;
3. диаметърът и дълбочината на съдовете;
4. възприемането на цветовете от нашия мозък.

Механизмът работи по следния начин. Когато бялата светлина попадне върху кожата, тя се разделя на различни дължини на вълната. Червените лъчи (с голяма дължина на вълната) проникват дълбоко, на 5-10 мм навътре в тъканите, като достигат до вените. Но там те се поглъщат от хемоглобина. Сините лъчи (къса дължина на вълната) се държат по различен начин: те почти никога не проникват дълбоко в кожата и се отразяват обратно. В резултат на това очите ни получават повече отразена синя светлина от зоната, в която минават вените, а мозъкът ни „рисува“ сини линии.

С други думи, кожата действа като своеобразен светлинен филтър, който пропуска червената светлина (където тя се абсорбира) и връща синята навън. Ако кожата беше прозрачна, вените щяха да изглеждат червени.

Защо вените се виждат сини, а капилярите – не

Не всички кръвоносни съдове изглеждат сини. Дълбочината на кръвоносния съд е ключов фактор. Ако кръвоносният съд е много близо до повърхността (по-малко от 0,5 мм), той поглъща почти цялата синя светлина и отразява много червена светлина – затова кожата над него изглежда розова. Ето защо върховете на пръстите са розови: малките капиляри са разположени близо до повърхността.

Но по-голямата част от видимите вени се намират на дълбочина от 0,5 мм или повече. На тази дълбочина червената светлина има време да се абсорбира и съотношението на отразената синя и червена светлина е около 2:3. Изглежда, че червеното все пак е повече – тогава защо виждаме синьото? Тук се намесва нашият мозък.

Това е така нареченото относително възприятие на цветовете. Прилежащата кожа отразява много червена светлина и на този топъл фон областта над вената за нашия мозък изглежда контрастно студена – синкава. Това е подобно на добре познатата оптична илюзия: ако поставите виолетов предмет до червен, виолетовият ще изглежда син. Мозъкът ни постоянно настройва цветовете, за да контрастират със заобикалящата ни среда.

Защо на бледата кожа вените са по-видими

Цветът на вените под кожата зависи и от нюанса на самата кожа. При хората със светла кожа вените по-често изглеждат сини или синкави, тъй като бледата кожа пропуска повече светлина и прави контраста по-забележим. При хора с по-тъмна или смугла кожа същите вени могат да изглеждат зеленикави или изобщо да не се забелязват, тъй като кожата поглъща повече светлина с всякаква дължина на вълната и „синият ефект“ е отслабен.

Съществува прост експеримент, който ясно потвърждава това. Ако осветите ръката си с червено фенерче, вените ще изглеждат като тъмни ивици – червената светлина прониква дълбоко и се абсорбира от хемоглобина. А ако осветите със синя светлина – вените почти ще изчезнат, защото синята светлина се отразява от кожата и не достига до съдовете. Между другото, лекарите използват това: специални устройства осветяват ръката с червена или инфрачервена светлина, за да намерят вената за инжектиране.

Как рисуват вените в картините

Друга причина за объркване са медицинските илюстрации. На анатомичните схеми артериите традиционно се рисуват в червено, а вените – в синьо. Това е удобно условно обозначение, което помага за бързото разграничаване на двата вида съдове. Но много хора приемат това за чиста монета и смятат, че кръвта във вените наистина е синя.

На практика артериите са невидими през кожата не защото са „червени“, а защото се намират по-дълбоко, имат по-дебели стени и по-малък диаметър от повърхностните вени. Светлината просто не достига до тях в достатъчно количество. Дори онези артерии, които минават сравнително близо до повърхността (като радиалната артерия на китката, където усещаме пулса), остават невидими за окото.

Откъде идва изразът „синя кръв“

Тъй като се занимаваме с оптика, си струва да си припомним този прочут израз. Идиомът „синя кръв“ се появява в средновековна Испания. Светлокожите кастилски аристократи се гордеели с факта, че през бледата им кожа ясно се виждат синкавите вени – това се смятало за доказателство, че семейството им не е от смугли маври.

Селяните, които работели на слънце, били загорели и вените им не се виждали. Благородните дами, които се криели от слънцето под чадъри и шапки, поддържали кожата си бяла и вените им се виждали. Така „сините вени“ се превърнали в символ на благородническо потекло и в крайна сметка изразът се разпространил в цяла Европа.

Разбира се, кръвта на аристократите не се е различавала от тази на простолюдието. Но сега вече знаем, че дори този културен мит има много специфична оптична природа – вените просто са по-видими през по-светлата кожа.Как рисуват вените в картините

Дали наистина има синя кръв

При хората – не. Но в животинското царство – да. Октоподите, калмарите, паяците и скорпионите имат синя кръв. Вместо хемоглобин с желязо, при тях се използва друг протеин – хемоцианин, който съдържа мед. Когато медта се свърже с кислорода, кръвта придобива синьо-зелен оттенък.

Съществуват и други варианти: гущерите от Нова Гвинея имат зелена кръв поради високото съдържание на пигмента биливердин, а някои антарктически риби имат безцветна кръв. Разнообразието от решения, които природата е намерила за пренасяне на кислорода, е впечатляващо.

Така че синият цвят на вените не е свойство на кръвта, а резултат от сложното взаимодействие между светлината, кожата и мозъка. Кръвта във вените ви в момента е тъмночервена и нито един слой кожа няма да промени това – той просто ви кара да я виждате по различен начин. Следващия път, когато забележите сини вени на ръката си, помнете: това не е цветът на кръвта ви, а малкият спектакъл, който оптиката и неврологията разиграват върху вашата кожа.