Bien que le sang humain apparaisse dans des nuances de rouge en raison des atomes de fer contenus dans l'hémoglobine, cette couleur n'est pas universelle dans le règne animal. Diverses créatures possèdent des fluides vitaux qui sont violets, jaunes, verts ou blancs, selon les protéines spécifiques qu'elles utilisent pour transporter l'oxygène. Chez de nombreux animaux marins comme les pieuvres, les calmars, les crevettes et les crabes, une protéine appelée hémocyanine remplace l'hémoglobine. L'hémocyanine contient des atomes de cuivre au lieu de fer, ce qui donne au sang une teinte bleue lorsqu'il est lié à l'oxygène. Bien que moins efficace pour se lier à l'oxygène que l'hémoglobine, cette protéine fonctionne exceptionnellement bien dans les températures froides des profondeurs océaniques et peut également jouer un rôle dans l'immunité et la cicatrisation des blessures.
D'autres organismes marins présentent des couleurs différentes grâce à des mécanismes distincts. Les brachiopodes et les vers arachnes saignent en violet car ils utilisent l'hémérythrine, un pigment violet riche en fer, pour transporter l'oxygène. Certains ascidies affichent une couleur de sang verdâtre-jaune, potentiellement causée par la concentration de vanadium ou la production de pigments caroténoïdes issus du métabolisme du phytoplancton marin. Sur terre, plusieurs espèces de lézards en Nouvelle-Guinée ont un sang d'un vert vif. Ces lézards utilisent une hémoglobine standard mais la décomposent en biliverdine, un pigment naturellement vert. Contrairement à la plupart des vertébrés qui métabolisent davantage ce composé, ces lézards accumulent la biliverdine à des niveaux si élevés que sa couleur verte submerge le rouge de l'hémoglobine.
Peut-être que l'écart le plus frappant se trouve chez les poissons des glaces à nageoires noires antarctiques, les seuls vertébrés connus qui ne produisent pas d'hémoglobine ni ne possèdent de globules rouges. Leur sang est d'un blanc laiteux et translucide, ce qui a conduit le généticien du développement John Postlethwait à les décrire comme « fantomatiques ». Au lieu de s'appuyer sur des protéines fixatrices d'oxygène, ces poissons dépendent de l'oxygène qui se dissout directement dans leur circulation sanguine. Pour compenser, ils ont évolué avec des cœurs et des capillaires plus grands pour faire circuler de plus grandes quantités de sang. En tant que prédateurs embusqués patients qui dépensent moins d'énergie, ils nécessitent moins d'oxygène, une stratégie soutenue par les eaux froides riches en oxygène de l'océan Austral. De plus, ces poissons possèdent des protéines antigel pour survivre à des températures inférieures au point de congélation.
La diversité du sang inclut également des adaptations aux environnements d'altitude élevée où l'oxygène est rare. Des espèces telles que la souris à queue de cerf, les colibris andins et les grenouilles à taches noires ont évolué une hémoglobine qui forme des liaisons supplémentaires avec l'oxygène pour faire face à l'air raréfié. Cependant, l'écophysiologiste Zachary Cheviron note que ces adaptations comportent des compromis ; par exemple, les souris à queue de cerf en haute altitude ont du mal à libérer l'oxygène de leur hémoglobine vers les tissus, mais compensent en ayant des quantités plus élevées de mitochondries dans leurs fibres musculaires. Les scientifiques pensent que l'étude de ces variations pourrait éclairer la santé humaine, offrant des thérapies potentielles pour les maladies induisant une hypoxie comme la maladie pulmonaire obstructive chronique ou de nouveaux traitements pour l'anémie touchant près de deux milliards de personnes.
Sources: Smithsonian Magazine.