Hvad er formålet med melanin?

Melanin er navnet på det biologiske pigment, der bestemmer den generelle farve på hud og hår hos mennesker. Former af melanin er ansvarlige for farvning i hele dyreverdenen; for eksempel er vingefarvning hos fugle produceret af melanin. Derudover kan cellerne, der producerer melanin, kaldet melanocytter, øge eller mindske deres niveauer af melanin produktion som reaktion på ændringer i det eksterne miljø (for eksempel en stigning eller fald i solen eksponering).

Selvom melanin stadig er kendt hovedsageligt for sin rolle i fysiologi, er forskere begyndt at undersøge stof og dets derivater for at bestemme, om melanin muligvis kan anvendes i en række forskellige industrier.

Melanin produceres af melanocytceller i overhuden eller det yderste hudlag (det tykkere, hårdere lag nedenunder kaldes dermis). Disse melanocytter ligger i det nederste lag af epidermis, kaldet stratum basale eller "basal lag." Melanin findes i flere undertyper, den mest almindelige er eumelanin og en sekundær type kendt som pheomelanin.

Melanin er et kemikalie med temmelig lav molekylvægt (318,3 g / mol, mindre end dobbelt så høj som glukose). Dens molekylformel er C₁₈H₁₀N₂O₄. Mennesker med mørkere hud har faktisk ikke flere melanocytter end lysere hud; i stedet for hos mennesker med mørkere hud er en højere fraktion af generne i melanocytter, der er ansvarlige for melaninproduktion, tændt. Dette betyder, at der produceres meget mere melanin pr. Celle hos mørkere mennesker, ikke at mørkere mennesker har flere celler, der giver det samme outputniveau. Dette har vigtige konsekvenser i evolutionær antropologi, fordi det antyder, at europæere med lysere hud deler i dag dyb herkomst med folk i Afrika, hvis hud forbliver mørkere i dag takket være forskellige miljømæssige forhold betingelser. Mange mennesker fra det nordvestlige Europa har mistet evnen til at udvikle suntaner, fordi de har en DNA-streng, der koder for yderligere melanin, men ikke længere kan aktiveres. Sådanne menneskers evne til at tolerere ultraviolet (UV) lys generelt reduceres kraftigt.

Ved mikroskopisk undersøgelse fremstår eumelanin som brun med et finkornet udseende. Stoffet spreder ikke lys i mærkbar grad, da man forventer noget, der ser mørkt ud. De enkelte melaninkorn har en maksimal diameter på ca. 800 nanometer eller lidt under en milliontedel af en meter (svarende til en tusindedel af en millimeter). Dette adskiller melanin fra nogle almindelige metabolitter af pigmenter i blodet, som har tendens til at være større og spreder lys mere og er grøn, gul eller rødbrun i farve i modsætning til almindelig brun melanin.

Melanins formål har intet at gøre med menneskelig forfængelighed og alt at beskytte organismen. UV-stråling fra solen er et velkendt kræftfremkaldende stof, og i høj nok eksponering kan det føre til en række relaterede typer af melanom, som er maligniteter i huden. Melanomer kan være dødelige; af de cirka 54.000 amerikanere, der diagnosticeres med et melanom hvert år, dør omkring 8.000 af det. Risikoen for ondartet melanom blandt mennesker af europæisk herkomst er ti gange så stor som afroamerikanere.

Nogle mennesker og dyr har overhovedet meget lidt melanin i deres kroppe. Denne tilstand kaldes albinisme og resulterer i, at ramte personer er mere sårbare over for UV-solskader.

Når melanin produceres i melanocytter, pakkes dette pigment i granulater, ikke i modsætning til den måde, hvorpå det grønne pigment klorofyl pakkes i specialiserede intracellulære "beholdere" i planter. Når det stimuleres af UV-lys, hvis samlede niveau stiger i de fleste dele af verden på bestemte tidspunkter af året, mens det falder i andre producerer melanocytter flere og større granuler, så folks hud kan tilpasse sig i løbet af sommeren og blive "solbrændt". Som bemærkede dog, at i nogle mennesker er denne evne genetisk begrænset og i nogle tilfælde næsten fraværende, mens den i andre mennesker i det væsentlige er overflødig. Du har uden tvivl set mennesker, der er berømt for solskoldning, og måske er du selv: Folk, der beskrives som "lyshudede", og som ofte er fregnede med en rød hårskygge. Sådanne individer som en gruppe har det mindst effektive forsvar mod UV-stråling og rådes med specielle insisterer på at undgå at gå ud i solen uden solcreme, hvilket kan filtrere skadelig UV-stråling ud til en signifikant grad.

Mens for lidt melanin i huden kan udsætte enkeltpersoner for højere risiko for solskoldning og hud maligniteter, kan mennesker med usædvanligt høje niveauer af melanin i kroppen være disponeret for D-vitamin mangel. Dette skyldes, at den vigtigste kilde til dette vitamin i kroppen faktisk er en naturlig vitamin D-forløber, der omdannes til den aktive form af vitaminet under påvirkning af sollys. Da mørkere overflader har tendens til at reflektere snarere end absorbere UV-stråling, absorberer mennesker med mørkere hud en mindre del af den UV-stråling, de udsættes for, end andre. På en måde repræsenterer dette en af ​​utallige evolutionære afvejninger, der vises i verdenen af ​​levende ting.

Da efterkommerne af moderne mennesker først flyttede ind i åbne rum fra træer for at jage og søge vand, udsatte de sig for mere sollys. I processen måtte de naturligvis ikke kunne tåle mere lys, men den ekstra varme, der fulgte med det. For at holde sig kølig i forbindelse med større udsættelse for sol, betød dette at være i stand til at svede mere voldsomt og effektivt. At peber huden med en højere tæthed af svedkirtler, måtte noget andet gå, og at "noget" var hår. Mennesker har tydeligt stadig hår på deres arme, ben og kufferter (nogle betydeligt mere end andre), men i forhold til andre aber har mennesker mistet stort set hele deres kropshår. Som et resultat blev den nyligt svedkunstige hud hos tidlige mennesker efterladt mere modtagelig for skader fra solen. Dette er igen ansporet til stigningen i melaninkornede aflejringer, der nu observeres på tropiske breddegrader.

D-vitaminmangel er blevet nævnt som en uønsket konsekvens af for meget melanin i huden. D-vitamin er nødvendigt for, at tarmene effektivt absorberer calcium og fosfor. Begge disse er nødvendige for korrekt vækst og vedligeholdelse af knogler. Selvom noget D-vitamin kan stamme fra diætkilder som æggeblommer og visse fisk, syntetiseres 90 procent i huden fra kolesterolderivater. Ikke kun er D-vitamin derfor nødvendigt for skeletens integritet, det kan også være nyttigt at forhindre visse former for kræft.

I 2017 modtog en gruppe forskere ved University of California i San Diego et tilskud på 7,5 millioner dollars til at studere potentiel anvendelse af melanin, der er blevet teoretiseret om, men aldrig formelt forfulgt. Forskerne involveret i projektet håbede at lære rækkefølgen af ​​reaktioner involveret i melaninsyntese på et dybere niveau end tidligere var blevet forfulgt og forstå mere om de forskellige typer melanin selv i håb om at forfølge syntesen af ​​relaterede kemikalier med nogle af de kendte beskyttelsesmuligheder melanin har. Evnen til at tilbyde ikke-biologiske materialer nogle af de samme grundlæggende beskyttelse mod solskader, som melanin giver levende ting ville helt klart være et aktiv i forskellige typer industrier, da solskader på maling og forskellige tjenester er næsten universelle bekymring.