Hace algunos años se viralizó en internet la foto de un vestido que, según quién lo viera era de color blanco o azul, con rayas doradas o negras respectivamente. Y lo mismo sucedió luego con una zapatilla que podía "cambiar" de color gris y celeste a rosa y blanca, dependiende del "interlocutor". Las fotos pasaron de whatsapp en whatsapp, se subieron a las redes sociales, se debatió en los medios, hablaron los especialistas: oftalmólogas, especialistas en colores, modistos, expertos en redes sociales. Nadie se quedó sin opinar. Pero finalmente no hubo acuerdo sobr cuál era el color del vestido. Los que lo veían blanco lo veían blanco, los que veían azul, no podían verlo de otra manera.

¿Y eso puede suceder en la naturaleza? ¿Puede un pájaro, por ejemplo, "cambiar de color"?

Todo depende del ángulo con que se mire, y la coloración de los machos de Tersina viridis no es la excepción.

Allá por el año 2005 en la División Ornitología del Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” comenzamos a inspeccionar la coloración del plumaje de esta especie de frutero tan bonita. Nos llamaba la atención un patrón de dicromatismo sexual (es decir, las diferencias de coloración entre sexos) que se repetía en varias especies no siempre cercanamente emparentadas, en el que los machos parecen azules y las hembras verdes, al menos al ojo humano. Pero, como sabemos que las aves son capaces de percibir el ultravioleta (UV, además del visible que vemos nosotros), usamos para estudiar la coloración la técnica de espectrometría de reflectancia que permite cuantificar objetivamente la cantidad y tipo de luz que refleja el plumaje en todo el rango de longitudes de onda que son importantes para las aves. A raíz de este trabajo, encontramos que en los machos de Tersina (Tesina viridis) y de Saí azul (Dacnis cayana) el plumaje no tenía el espectro de reflectancia que conocíamos de otras especies con plumajes azules, sino que éste mostraba dos picos de reflectancia, uno en la región del verde (igual que el de las hembras) y otro en la zona UV (Barreira, A. S., Garcia, G., Lijtmaer, D. A., Lougheed, S. C., & Tubaro, P. L. (2008). Blue males and green females: Sexual dichromatism in the Blue dacnis (Dacnis cayana) and the Swallow tanager (Tersina viridis). Ornitologia Neotropical, 19(3), 441-450).

Pero además de este patrón inusual de reflectancia, nos llamó la atención lo diferentes que se veían a nuestros ojos los especímenes de museo en función de la dirección de la luz que recibían. En la Figura 1 se puede apreciar cómo los machos se ven de color azul cuando la fuente de luz está ubicada frente al observador, y como se ven de color turquesa, o verde-azulado, cuando la fuente de luz se encuentra por detrás del observador. Esto es diferente de la iridiscencia que conocemos en picaflores porque en este caso el color observado no depende de la orientación de la pluma, sino exclusivamente del ángulo relativo entre la fuente de luz y la dirección de observación. Esto no ocurre de manera tan intensa en las hembras, en las que si bien se aprecia una diferencia en la intensidad de la coloración, no vemos un cambio de tono tan conspicuo. Por eso, decidimos investigar qué implicancias tiene esta modificación en la coloración del macho en función de las condiciones de iluminación-observación (es decir, la geometría de visualización) en cuán diferentes se perciben los sexos y cuán conspicuos son en su ambiente natural. Para eso, medimos la reflectancia nuevamente pero usando distintas configuraciones angulares para iluminar el plumaje y colectar la luz reflejada por éste.

Esos datos los analizamos luego con modelos de percepción visual aviana. Estos modelos, basados en lo que se sabe de la sensibilidad visual a diferentes longitudes de onda de las aves, permiten determinar de forma cuantitativa cuán diferentes se perciben dos colores (caracterizados por sus espectros de reflectancia) a los ojos de un ave. Encontramos que, si bien los sexos son diferenciables a los ojos de un ave en todas las geometrías de visualización que medimos, la intensidad de las diferencias entre estos se duplica cuando la que la luz incide en el plumaje de frente al observador (es decir, cuando los machos se perciben azules) respecto de la configuración opuesta. Al mismo tiempo, esta misma configuración provoca el mayor contraste entre el plumaje de los machos y la vegetación y el menor contraste con el fondo para las hembras. Es decir, el plumaje de los machos de esta especie se ven más diferentes de las hembras en la misma configuración en la que éstas son más crípticas.

Usando este mismo modelo, comparamos estas diferencias modelando con los parámetros visuales de un ave rapaz, como potencial predador de esta especie. Encontramos que a los ojos de éstas, en todas las configuraciones tanto machos como hembras son menos contrastantes con la vegetación que a los machos de otra tersina. Además, esta diferencia fue más intensa para el caso de los machos cuando la fuente de luz y el ángulo de observación se orientan en la misma dirección. Este último resultado se relaciona con la existencia del segundo pico de reflectancia en la zona UV en los machos, dado que las rapaces no serían sensibles a dichas longitudes de onda. Estos resultados fueron publicados en la revista The Auk en 2016 (Barreira, Ana S. García, Natalia C., Lougheed, Stephen C. y Tubaro, Pablo L. (2016) Viewing geometry affects sexual dichromatism and conspicuousness. The Auk 133(3): 530—543).

Figura 1: A-D: ejemplares hembra (A y B) y macho (C y D) de Tersina viridis fotografiados con la fuente de luz ubicada de frente a la cámara. E-H fotografías de ejemplares hembra (E y F) y macho (G y H) de Tersina viridis con la fuente de iluminación ubicada detrás de la cámara. Las imágenes A-B, C-D, E-F y G-H muestran al mismo ejemplar bajo las mismas condiciones de iluminación y observación, pero con diferente orientación, para ilustrar cómo el cambio de color percibido no depende de la orientación del plumaje.

A diferencia de los colores pigmentarios en el plumaje, que se producen por la deposición de pigmentos que filtran ciertas longitudes de onda de la luz como carotenoides y melaninas, el color presente en los machos de la Tersina se produce por la incidencia de luz en la estructura interna de las barbas de las plumas. Este tipo de colores se conocen como colores estructurales, y en las aves producen los tonos UV, violeta, azul, blanco. A partir de 2015 iniciamos además una colaboración con las Dras. Diana Skigin y Marina Inchaussandague, del Grupo de Electromagnetismo Aplicado de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires, para estudiar las características de la nanoestructura y responsables de producir el color interna de las plumas de esta especie, responsable de esta coloración tan particular. Para caracterizar las dimensiones y disposición de los elementos presentes en la nanoestructura hicimos micro-cortes para microscopía electrónica de transmisión y a partir de estas mediciones se modeló la respuesta fotónica esperada. Los resultados se ajustaron muy bien a la reflectancia medida en el plumaje, lo que nos permitió confirmar que el color de los machos de Tersina, incluyendo la variación observada al cambiar la geometría de visualización, sería consecuencia exclusivamente del arreglo espacial de la nanoestructura de sus plumas. Por lo tanto, el fenómeno que observamos en la Tersina es diferente al del vestido. Mientras que en la Tersina el cambio observado en el color es el resultado de cómo la luz se refleja en la microestructura de la pluma al incidir con diferentes ángulos, en el caso del vestido la forma en que lo vemos es resultado de cómo nuestro cerebro interpreta los colores en su contexto de luz, conocido como constancia de color (pero eso será tema para otro momento). Estos resultados fueron presentados en tres publicaciones (D’Ambrosio, C., et al. . Ópt Pura Apl 50 (2017): 279-288; D'Ambrosio, Christian, et al. Structural color in the Swallow Tanager (Tersina viridis): Using the Korringa-Kohn-Rostoker method to simulate disorder in natural photonic crystals. Physical Review E 98.3 (2018): 032403; Skigin, Diana C., et al. How the observed color of the Swallow Tanager (Tersina viridis) changes with viewing geometry. Optik182 (2019): 639-646).

La pregunta que aún no hemos podido responder es si esta propiedad de cambiar de color en función de la ubicación relativa entre luz y observador, y en consecuencia aumentar o disminuir su dicromatismo sexual y conspicuidad, es explotada por los machos de Tersina en la interacción con otros individuos de su especie o cuando están expuestos a predadores. Otra posibilidad es que no represente una adaptación para poseer una coloración dinámica sino que sea un sub-producto de la nanoestructura productora de color. Existen evidencias en otras especies de aves, como la volatinia, el pavo real, picaflores e incluso bailarines, en las que los machos son capaces de elegir las condiciones de luz, y hacer modificaciones del ambiente, para realizar sus displays visuales. Sabemos gracias a las detalladas descripciones del comportamiento de la Tersina que hizo Ernst Schaefer (Contribution to the life history of the Swallow-Tanager. The Auk 70.4 (1953): 403-460) que los individuos de esta especie realizan complejos movimientos de cortejo, como reverencias en las que dos individuos se enfrentan y realizan inclinaciones múltiples veces, que son altamente territoriales y socialmente monógamos, y que tienen hábitos de actividad muy relacionados con las condiciones de luz. Estas observaciones sugieren de alguna manera que la comunicación visual, a través de la coloración del plumaje, es importante en esta especie, sin embargo es necesario evaluar aún si efectivamente los machos eligen una determinada configuración respecto de la luz  y su observador (una hembra, otro macho o un potencial predador) de modo de aumentar o reducir su conspicuidad. Esto requiere de meticulosas observaciones y registros de la condiciones visuales en distintas situaciones de interacción. Esperamos algún día encontrar la respuesta. Los invito a ver de qué color es la Tersina la próxima vez que se crucen con una.

Foto de inicio: Marco Fidalgo - Macaulay Library ML122127591