A variação na coloração dos olhos se dá devido a diferenças na concentração de melanina e na sua distribuição na íris, já que este pigmento pode estar em diferentes proporções na íris, porção pigmentada do olho.
No caso dos olhos castanhos, estes possuem uma alta concentração de melanina em todas as partes da íris, o que faz com que comprimentos de ondas curtos e longos sejam percebidos e gerem os diferentes tons de castanho que enxergamos, dependo da quantidade de eumelanina, pigmento principal de tom marrom, que dá cor aos olhos, pele e cabelos.
Nos olhos âmbar temos a presença, além da melanina, dos lipocromos -pigmentos de origem lipídica que se manifestam nas cores amarelo, marfim e vermelho, e assim originam variantes das cores dos olhos castanhos-.
Os olhos âmbar resultam da influência desses lipocromos e de genes que produzem a feomelanina, que é a melanina em um tom mais amarelado-avermelhado. Desta forma, teremos olhos castanhos com reflexos amarelados e em alguns casos alaranjados. Esse tom raro é popularmente conhecido como "olhos cor de mel"
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