Was ist der Zweck von Melanin?

Melanin ist der Name des biologischen Pigments, das die allgemeine Haut- und Haarfarbe des Menschen bestimmt. Melaninformen sind für die Färbung in der gesamten Tierwelt verantwortlich; zum Beispiel wird die Flügelfärbung bei Vögeln durch Melanin erzeugt. Darüber hinaus können die Melanin produzierenden Zellen, Melanozyten genannt, ihren Melaninspiegel erhöhen oder verringern Produktion als Reaktion auf Veränderungen der äußeren Umgebung (zum Beispiel eine Zunahme oder Abnahme der Sonneneinstrahlung) Exposition).

Obwohl Melanin immer noch hauptsächlich für seine Rolle in der Physiologie bekannt ist, haben Forscher begonnen, die Substanz und ihre Derivate, um festzustellen, ob Melanin in einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungsgebieten Anwendung finden könnte Branchen.

Melanin wird von Melanozytenzellen in der Epidermis oder der äußersten Hautschicht (die dickere, härtere Schicht darunter wird Dermis genannt) produziert. Diese Melanozyten liegen in der untersten Schicht der Epidermis, die als Stratum basale oder "Basalschicht" bezeichnet wird. Melanin kommt in mehreren Subtypen vor, der häufigste ist Eumelanin und ein sekundärer Typ, der als. bekannt ist Phäomelanin.

Melanin ist eine Chemikalie mit relativ niedrigem Molekulargewicht (318,3 g/mol, weniger als das Doppelte von Glucose). Seine Summenformel ist C₁₈H₁₀Nein₂Ö₄. Menschen mit dunklerer Haut haben tatsächlich nicht mehr Melanozyten als hellhäutige Menschen; stattdessen wird bei Menschen mit dunklerer Haut ein höherer Anteil der Gene in Melanozyten, die für die Melaninproduktion verantwortlich sind, eingeschaltet. Dies bedeutet, dass bei dunkelhäutigen Menschen viel mehr Melanin pro Zelle produziert wird, nicht dass dunkelhäutige Menschen mehr Zellen haben, die die gleiche Leistung erbringen. Dies hat wichtige Auswirkungen auf die evolutionäre Anthropologie, da es darauf hindeutet, dass hellhäutige europäische Menschen von teilen heute tiefe Vorfahren mit Menschen in Afrika, deren Haut heute dank unterschiedlicher Umweltbedingungen dunkler bleibt Bedingungen. Viele Menschen aus Nordwesteuropa haben die Fähigkeit verloren, Sonnenbräune zu entwickeln, weil ein DNA-Strang, der für zusätzliches Melanin kodiert, existiert, aber nicht mehr aktiviert werden kann. Die Fähigkeit solcher Menschen, ultraviolettes (UV) Licht im Allgemeinen zu tolerieren, ist stark reduziert.

Bei der mikroskopischen Untersuchung erscheint Eumelanin braun mit einem feinkörnigen Aussehen. Die Substanz streut Licht nicht nennenswert, wie man es von etwas Dunklem erwartet. Die einzelnen Melanin-Granulate haben einen maximalen Durchmesser von etwa 800 Nanometern, also etwas unter einem Millionstel Meter (entspricht einem Tausendstel Millimeter). Dies unterscheidet Melanin von einigen üblichen Metaboliten von Pigmenten im Blut, die dazu neigen, größer zu sein und streuen das Licht stärker und haben eine grüne, gelbe oder rotbraune Farbe im Gegensatz zum schlichten Braun von Melanin.

Melanins Zweck hat nichts mit menschlicher Eitelkeit zu tun, sondern alles mit dem Schutz des Organismus. UV-Strahlung der Sonne ist ein bekanntes Karzinogen und kann bei ausreichender Exposition zu einer Reihe verwandter Arten von Melanomen führen, bei denen es sich um bösartige Hauterkrankungen handelt. Melanome können tödlich sein; Von den etwa 54.000 Amerikanern, bei denen jedes Jahr ein Melanom diagnostiziert wird, sterben etwa 8.000 daran. Das Risiko eines malignen Melanoms bei Menschen europäischer Abstammung ist 10-mal höher als bei Afroamerikanern.

Manche Menschen und Tiere haben überhaupt sehr wenig Melanin in ihrem Körper. Dieser Zustand ist als Albinismus bekannt und führt dazu, dass betroffene Personen anfälliger für UV-Sonnenschäden sind.

Wenn Melanin in Melanozyten produziert wird, wird dieses Pigment in Körnchen verpackt, ähnlich wie das grüne Pigment Chlorophyll in spezialisierten intrazellulären "Behältern" in Pflanzen verpackt wird. Bei Stimulierung durch UV-Licht, dessen Gesamtspiegel in den meisten Teilen der Welt zu bestimmten Jahreszeiten zunimmt und gleichzeitig abnimmt andere produzieren Melanozyten mehr und größere Körnchen, die es der Haut ermöglichen, sich im Laufe des Sommers anzupassen und "bräunen" zu werden. Wie bemerkt jedoch, dass diese Fähigkeit bei einigen Menschen genetisch begrenzt ist und in einigen Fällen fast nicht vorhanden ist, während sie bei anderen Menschen im Wesentlichen vorhanden ist überflüssig. Sie haben zweifellos Menschen gesehen, die bekanntermaßen zu Sonnenbrand neigen, und vielleicht sind Sie es selbst: Menschen, die als "hellhäutig" beschrieben werden und oft sommersprossig mit roten Haaren sind. Diese Personen als Gruppe haben die am wenigsten wirksame Abwehr gegen UV-Strahlung und werden mit speziellen with Beharren darauf, nicht ohne Sonnencreme in die Sonne zu gehen, da diese schädliche UV-Strahlung erheblich herausfiltern kann Umfang.

Während zu wenig Melanin in der Haut zu einem erhöhten Risiko für Sonnenbrand und Haut führen kann Malignome können Menschen mit ungewöhnlich hohem Melaninspiegel im Körper für Vitamin D. prädisponiert sein Mangel. Dies liegt daran, dass die Hauptquelle dieses Vitamins im Körper tatsächlich eine natürliche Vitamin-D-Vorstufe ist, die unter Einwirkung von Sonnenlicht in die aktive Form des Vitamins umgewandelt wird. Da dunklere Oberflächen UV-Strahlung eher reflektieren als absorbieren, absorbieren Menschen mit dunklerer Haut einen geringeren Anteil der UV-Strahlung, der sie ausgesetzt sind, als andere. In gewisser Weise stellt dies einen von unzähligen evolutionären Kompromissen dar, die in der Welt der Lebewesen zu sehen sind.

Als die Nachkommen des modernen Menschen zum ersten Mal unter dem Schutz von Bäumen auf offene Flächen zogen, um zu jagen und Wasser zu suchen, setzten sie sich mehr Sonnenlicht aus. Dabei mussten sie natürlich nicht nur mehr Licht, sondern auch die damit verbundene zusätzliche Wärme vertragen. Um bei stärkerer Sonneneinstrahlung kühl zu bleiben, bedeutete dies, stärker und effektiver schwitzen zu können. Um die Haut mit einer höheren Dichte an Schweißdrüsen zu pfeffern, musste etwas anderes gehen, und dieses "Etwas" waren Haare. Der Mensch hat eindeutig noch Haare an Armen, Beinen und Rumpf (einige deutlich mehr als andere), aber im Vergleich zu anderen Affen hat der Mensch praktisch alle Körperbehaarung verloren. Infolgedessen wurde die neu schweißfähige Haut der frühen Menschen anfälliger für Schäden durch die Sonne. Dies wiederum hat die Zunahme von Melanin-Granulat-Ablagerungen, die jetzt in tropischen Breiten beobachtet werden, vorangetrieben.

Vitamin-D-Mangel wurde als unerwünschte Folge von zu viel Melanin in der Haut erwähnt. Vitamin D wird benötigt, damit der Darm die Elemente Calcium und Phosphor am effizientesten aufnehmen kann. Beides ist für das richtige Wachstum und die Erhaltung der Knochen erforderlich. Obwohl ein Teil von Vitamin D aus Nahrungsquellen wie Eigelb und bestimmten Fischen gewonnen werden kann, werden 90 Prozent in der Haut aus Cholesterinderivaten synthetisiert. Vitamin D wird daher nicht nur für die Integrität des Skeletts benötigt, sondern kann auch bei der Vorbeugung einiger Krebsarten hilfreich sein.

Im Jahr 2017 erhielt eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of California in San Diego ein Stipendium in Höhe von 7,5 Millionen US-Dollar, um potenzielle Verwendungen von Melanin zu untersuchen, die zwar theoretisiert, aber nie offiziell verfolgt wurden. Die an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler hofften, die Reaktionsfolge der Melaninsynthese auf einer tieferen Ebene als bisher verfolgt zu lernen und zu mehr über die verschiedenen Melanintypen selbst erfahren, in der Hoffnung, die Synthese verwandter Chemikalien mit einigen der bekannten Schutzfunktionen zu verfolgen Melanin hat. Die Fähigkeit, nicht-biologischen Materialien einige der gleichen grundlegenden Schutzmaßnahmen vor Sonnenschäden zu bieten, die Melanin Lebewesen verleiht wäre in verschiedenen Branchen eindeutig von Vorteil, da Sonnenschäden an Lacken und verschiedenen Dienstleistungen nahezu universell sind Besorgnis, Sorge.