Jaký je účel melaninu?

Melanin je název biologického pigmentu, který určuje celkovou barvu kůže a vlasů u lidí. Formy melaninu jsou zodpovědné za zbarvení v celém zvířecím světě; například zbarvení křídla u ptáků produkuje melanin. Kromě toho mohou buňky produkující melanin, nazývané melanocyty, zvyšovat nebo snižovat hladinu melaninu produkce v reakci na změny vnějšího prostředí (například nárůst nebo pokles slunce vystavení).

Ačkoli je melanin stále známý hlavně svou rolí ve fyziologii, vědci začali zkoumat látky a jejích derivátů k určení, zda melanin může mít uplatnění v celé řadě různých průmyslová odvětví.

Melanin je produkován melanocytovými buňkami v epidermis nebo v nejvzdálenější vrstvě kůže (silnější a tvrdší vrstva pod ní se nazývá dermis). Tyto melanocyty leží v nejspodnější vrstvě epidermis, která se nazývá stratum basale nebo „bazální vrstva“. Melanin se vyskytuje v několika podtypech, nejčastější je eumelanin a sekundární typ známý jako feomelanin.

Melanin je chemická látka s poměrně nízkou molekulovou hmotností (318,3 g / mol, méně než dvojnásobek glukózy). Jeho molekulární vzorec je C

Po mikroskopickém vyšetření vypadá eumelanin hnědý s jemně zrnitým vzhledem. Látka nerozptyluje světlo ve znatelné míře, protože lze očekávat něco, co vypadá temně. Jednotlivé melaninové granule mají maximální průměr asi 800 nanometrů nebo něco málo přes jednu miliontinu metru (ekvivalentně jednu tisícinu milimetru). To odlišuje melanin od některých běžných metabolitů pigmentů v krvi, které bývají větší a více rozptylují světlo a jsou zelené, žluté nebo červenohnědé barvy na rozdíl od obyčejné hnědé barvy melanin.

Melaninův účel nemá nic společného s lidskou marností a se vším, co souvisí s ochranou organismu. UV záření ze slunce je dobře známým karcinogenem a při dostatečně vysoké expozici může vést k řadě souvisejících typů melanomu, což jsou malignity kůže. Melanomy mohou být smrtelné; z přibližně 54 000 Američanů s diagnostikovaným melanomem každý rok na něj zemře přibližně 8 000. Riziko maligního melanomu u lidí evropského původu je desetkrát vyšší než u afroameričanů.

Někteří lidé a zvířata mají v těle vůbec velmi málo melaninu. Tento stav je znám jako albinismus a vede k tomu, že postižené osoby jsou zranitelnější vůči poškození UV zářením.

Když je melanin produkován v melanocytech, je tento pigment balen do granulí, na rozdíl od způsobu, jakým je zelený pigment chlorofyl balen do specializovaných intracelulárních „nádob“ v rostlinách. Při stimulaci UV zářením, jehož celková úroveň se v určitých obdobích roku zvyšuje ve většině částí světa, zatímco v roce klesá jiné melanocyty produkují více a větších granulí, což umožňuje pokožce lidí se během léta přizpůsobit a stát se „opálenou“. Tak jako poznamenat, nicméně, u některých lidí je tato schopnost geneticky omezená a v některých případech téměř chybí, zatímco u jiných lidí je to v zásadě nadbytečný. Bezpochyby jste viděli lidi, kteří jsou skvěle náchylní k popáleninám od slunce, a možná jimi sami jste: Lidé popisovaní jako „světlou pletí“, kteří často mají pihy s červeným odstínem vlasů. Takoví jedinci jako skupina mají nejméně účinnou obranu proti UV záření a je jim doporučeno speciální opatření naléhání na to, abyste se vyhnuli slunečnímu záření bez opalovacího krému, který může výrazně odfiltrovat škodlivé UV záření rozsah.

I když příliš málo melaninu v kůži může vystavit jednotlivce vyššímu riziku spálení sluncem a kůži malignity, lidé s neobvykle vysokou hladinou melaninu v těle mohou mít predispozici k užívání vitaminu D. nedostatek. Je to proto, že hlavním zdrojem tohoto vitaminu v těle je ve skutečnosti přírodní prekurzor vitaminu D, který se působením slunečního záření přeměňuje na aktivní formu vitaminu. Vzhledem k tomu, že tmavší povrchy mají tendenci spíše odrážet než absorbovat UV záření, lidé s tmavší pokožkou absorbují menší část UV záření, kterému jsou vystaveni, než ostatní. V jistém smyslu to představuje jedno z nesčetných evolučních kompromisů, které se projevují ve světě živých věcí.

Když se potomci moderních lidí poprvé přestěhovali do otevřených prostorů zpod roušky stromů, aby lovili a hledali vodu, vystavili se více slunečnímu záření. Při tom zjevně museli být schopni tolerovat nejen více světla, ale i další teplo, které s tím šlo. Abychom se ochladili v kontextu většího vystavení slunci, znamenalo to, že jsme se mohli potit více a účinněji. Aby bylo možné pokožku pepřit vyšší hustotou potních žláz, muselo jít ještě něco jiného, ​​a tím „něčím“ byly vlasy. Lidé zjevně stále mají chlupy na pažích, nohou a kmenech (některé podstatně více než jiné), ale ve srovnání s jinými lidoopy ztratili lidé prakticky všechny vlasy na těle. Výsledkem bylo, že pokožka raných lidí, nově schopná potu, zůstala náchylnější k poškození sluncem. To je zase podnítil nárůst ukládání melaninových granulí nyní pozorované v tropických zeměpisných šířkách.

Nedostatek vitaminu D byl zmíněn jako nežádoucí důsledek příliš velkého množství melaninu v kůži. Vitamin D je nezbytný pro střeva, aby nejúčinněji absorboval prvky vápník a fosfor. Oba jsou nezbytné pro správný růst a údržbu kostí. Ačkoli některý vitamin D lze získat z dietních zdrojů, jako jsou vaječné žloutky a některé ryby, 90 procent je syntetizováno v kůži z derivátů cholesterolu. Vitamin D je proto nejen nezbytný pro integritu skeletu, ale může také pomoci při prevenci některých forem rakoviny.

V roce 2017 skupina vědců z Kalifornské univerzity v San Diegu obdržela grant ve výši 7,5 milionu dolarů na studium potenciálních použití melaninu, o nichž se teoretizovalo, ale nikdy se o ně formálně nesledovalo. Vědci zapojení do projektu doufali, že se naučí posloupnost reakcí zapojených do syntézy melaninu na hlubší úrovni, než jaká byla sledována dříve, a že pochopit více o různých typech melaninu samotných v naději, že bude pokračovat v syntéze souvisejících chemikálií s některými známými ochrannými schopnostmi melanin má. Schopnost nabízet nebiologickým materiálům stejnou základní ochranu před poškozením sluncem, jakou dává melanin živým věcem by byl zjevně přínosem v různých typech průmyslových odvětví, protože poškození laku a různých služeb slunečním zářením je téměř univerzální znepokojení.