Ποιος είναι ο σκοπός της μελανίνης;

Η μελανίνη είναι το όνομα της βιολογικής χρωστικής που καθορίζει το γενικό χρώμα του δέρματος και των μαλλιών στον άνθρωπο. Οι μορφές μελανίνης είναι υπεύθυνες για το χρωματισμό σε ολόκληρο τον ζωικό κόσμο. Για παράδειγμα, ο χρωματισμός των πτερυγίων στα πουλιά παράγεται από τη μελανίνη. Επιπλέον, τα κύτταρα που παράγουν μελανίνη, που ονομάζονται μελανοκύτταρα, μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τα επίπεδα μελανίνης παραγωγή σε απαντήσεις σε αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον (για παράδειγμα, αύξηση ή μείωση του ήλιου έκθεση).

Αν και η μελανίνη είναι ακόμα γνωστή κυρίως για το ρόλο της στη φυσιολογία, οι ερευνητές έχουν αρχίσει να ερευνούν το ουσία και τα παράγωγά της για να προσδιοριστεί εάν η μελανίνη μπορεί να έχει εφαρμογές σε μια ποικιλία διαφορετικών βιομηχανίες.

Η μελανίνη παράγεται από κύτταρα μελανοκυττάρων στην επιδερμίδα ή από το πιο απομακρυσμένο στρώμα του δέρματος (το παχύτερο, σκληρότερο στρώμα από κάτω ονομάζεται χόριο). Αυτά τα μελανοκύτταρα βρίσκονται στο κατώτατο στρώμα της επιδερμίδας, που ονομάζεται βασικό στρώμα ή «βασικό στρώμα». Η μελανίνη έρχεται σε διάφορους υποτύπους, με πιο συνηθισμένο να είναι η εμελανίνη και ένας δευτερεύων τύπος γνωστός ως φαιομελανίνη.

Η μελανίνη είναι μια χημική ουσία με αρκετά χαμηλή μοριακή μάζα (318,3 g / mol, λιγότερο από το διπλάσιο της γλυκόζης). Ο μοριακός τύπος του είναι C₁₈Η₁₀Ν₂Ο₄. Τα άτομα με πιο σκούρο δέρμα στην πραγματικότητα δεν έχουν περισσότερα μελανοκύτταρα από τα άτομα με ανοιχτόχρωμο δέρμα. Αντίθετα, σε άτομα με πιο σκούρο δέρμα, ενεργοποιείται ένα υψηλότερο κλάσμα των γονιδίων στα μελανοκύτταρα που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή μελανίνης. Αυτό σημαίνει ότι παράγεται πολύ περισσότερη μελανίνη ανά κύτταρο σε άτομα με πιο σκούρο δέρμα και όχι ότι τα άτομα με πιο σκούρο δέρμα έχουν περισσότερα κύτταρα που αποδίδουν το ίδιο επίπεδο παραγωγής. Αυτό έχει σημαντικές επιπτώσεις στην εξελικτική ανθρωπολογία, διότι υποδηλώνει ότι οι Ευρωπαίοι με ανοιχτόχρωμο δέρμα σήμερα μοιραζόμαστε βαθιά καταγωγή με ανθρώπους της Αφρικής που το δέρμα τους παραμένει πιο σκούρο σήμερα χάρη στο διαφορετικό περιβάλλον συνθήκες. Πολλοί άνθρωποι από τη βορειοδυτική Ευρώπη έχουν χάσει την ικανότητα να αναπτύξουν αντηλιακά επειδή το σκέλος του DNA που διαθέτουν, κωδικοποιεί την πρόσθετη μελανίνη, αλλά δεν μπορεί πλέον να ενεργοποιηθεί. Η ικανότητα αυτών των ανθρώπων να ανέχονται το υπεριώδες φως (UV) γενικά μειώνεται έντονα.

Κατά τη μικροσκοπική εξέταση, η εμελανίνη εμφανίζεται καφέ, με λεπτόκοκκη εμφάνιση. Η ουσία δεν διασκορπίζει το φως σε αξιοσημείωτο βαθμό, καθώς αναμένει κάτι που φαίνεται σκοτεινό. Οι μεμονωμένοι κόκκοι μελανίνης έχουν μέγιστη διάμετρο περίπου 800 νανόμετρα ή λίγο κάτω από το ένα εκατοστό του μέτρου (ισοδύναμα, το ένα χιλιοστό του χιλιοστού). Αυτό διακρίνει τη μελανίνη από ορισμένους κοινούς μεταβολίτες χρωστικών στο αίμα, οι οποίοι τείνουν να είναι μεγαλύτεροι και διασκορπίζουμε το φως περισσότερο, και έχουν πράσινο, κίτρινο ή κόκκινο-καφέ χρώμα σε αντίθεση με το απλό καφέ του μελανίνη.

Ο σκοπός του Melanin δεν έχει καμία σχέση με την ανθρώπινη ματαιοδοξία και οτιδήποτε έχει να κάνει με την προστασία του οργανισμού. Η υπεριώδης ακτινοβολία από τον ήλιο είναι ένα πολύ γνωστό καρκινογόνο και σε αρκετά υψηλές εκθέσεις μπορεί να οδηγήσει σε έναν αριθμό σχετικών τύπων μελανώματος, που είναι κακοήθειες του δέρματος. Τα μελανώματα μπορεί να είναι θανατηφόρα. από περίπου 54.000 Αμερικανούς που διαγιγνώσκονται με μελάνωμα κάθε χρόνο, περίπου 8.000 πεθαίνουν από αυτό. Ο κίνδυνος κακοήθους μελανώματος μεταξύ των ανθρώπων της ευρωπαϊκής καταγωγής είναι 10 φορές μεγαλύτερος από τους Αφροαμερικανούς.

Μερικοί άνθρωποι και ζώα έχουν πολύ λίγη μελανίνη στο σώμα τους. Αυτή η κατάσταση είναι γνωστή ως αλμπινισμός και έχει ως αποτέλεσμα τα άτομα που πάσχουν να είναι πιο ευάλωτα σε βλάβες από τον ήλιο.

Όταν η μελανίνη παράγεται σε μελανοκύτταρα, αυτή η χρωστική συσκευάζεται σε κόκκους, όχι σε αντίθεση με τον τρόπο που η πράσινη χρωστική χλωροφύλλη συσκευάζεται σε εξειδικευμένα ενδοκυτταρικά "δοχεία" στα φυτά. Όταν διεγείρεται από υπεριώδες φως, το συνολικό επίπεδο του οποίου αυξάνεται στα περισσότερα μέρη του κόσμου σε συγκεκριμένες περιόδους του έτους, ενώ μειώνεται το Άλλοι, τα μελανοκύτταρα παράγουν όλο και περισσότερους κόκκους, επιτρέποντας στο δέρμα των ανθρώπων να προσαρμοστεί κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και να γίνει «μαύρισμα». Οπως και σημείωσε, ωστόσο, σε μερικούς ανθρώπους αυτή η ικανότητα είναι γενετικά περιορισμένη και σε ορισμένες περιπτώσεις σχεδόν απουσιάζει, ενώ σε άλλους ανθρώπους είναι ουσιαστικά περιττός. Δεν έχετε αμφιβολία ότι έχετε δει ανθρώπους που είναι διάσημα επιρρεπείς σε ηλιακά εγκαύματα και ίσως είστε οι ίδιοι: Άνθρωποι που περιγράφονται ως "ανοιχτόχρωμο δέρμα" και που συχνά φαίνονται φακίδες με κόκκινη σκιά μαλλιών. Τέτοια άτομα ως ομάδα έχουν την λιγότερο αποτελεσματική άμυνα ενάντια στην υπεριώδη ακτινοβολία και συμβουλεύονται με ειδικό επιμονή να αποφευχθεί η έξοδος στον ήλιο χωρίς αντηλιακό, το οποίο μπορεί να φιλτράρει σημαντικά την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία έκταση.

Ενώ πολύ λίγη μελανίνη στο δέρμα μπορεί να εκθέσει τα άτομα σε υψηλότερο κίνδυνο ηλιακού εγκαύματος και δέρματος κακοήθειες, άτομα με ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα μελανίνης στο σώμα μπορεί να έχουν προδιάθεση για βιταμίνη D. έλλειψη. Αυτό συμβαίνει επειδή η κύρια πηγή αυτής της βιταμίνης στο σώμα είναι στην πραγματικότητα μια φυσική πρόδρομη βιταμίνη D που μετατρέπεται σε ενεργή μορφή της βιταμίνης υπό τη δράση του ηλιακού φωτός. Επειδή οι πιο σκούρες επιφάνειες τείνουν να αντανακλούν παρά να απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία, τα άτομα με πιο σκούρο δέρμα απορροφούν ένα μικρότερο κλάσμα της υπεριώδους ακτινοβολίας που εκτίθενται σε σχέση με άλλες. Κατά μία έννοια, αυτό αντιπροσωπεύει μια από τις αμέτρητες εξελικτικές ανταλλαγές που εκτίθενται στον κόσμο των ζωντανών πραγμάτων.

Όταν οι απόγονοι των σύγχρονων ανθρώπων μετακινήθηκαν αρχικά σε ανοιχτούς χώρους από κάτω από την κάλυψη των δέντρων για να κυνηγήσουν και να αναζητήσουν νερό, εκτέθηκαν σε περισσότερο ηλιακό φως. Στη διαδικασία, προφανώς έπρεπε να είναι σε θέση να ανέχονται όχι μόνο περισσότερο φως, αλλά και την επιπλέον θερμότητα που πήγε μαζί του. Προκειμένου να διατηρηθεί δροσερό στο πλαίσιο της μεγαλύτερης έκθεσης στον ήλιο, αυτό σήμαινε ότι μπορεί να ιδρώνει πιο έντονα και αποτελεσματικά. Για να πιέσω το δέρμα με υψηλότερη πυκνότητα αδένων ιδρώτα, κάτι άλλο έπρεπε να φύγει, και ότι «κάτι» ήταν τα μαλλιά. Οι άνθρωποι έχουν σαφώς ακόμη τα μαλλιά στα χέρια, τα πόδια και τους κορμούς τους (μερικά πολύ περισσότερα από άλλα), αλλά σε σύγκριση με άλλους πιθήκους, οι άνθρωποι έχουν χάσει σχεδόν όλα τα μαλλιά του σώματός τους. Ως αποτέλεσμα, το δέρμα με δυνατότητα ιδρώτα των πρώιμων ανθρώπων αφήθηκε πιο ευαίσθητο σε βλάβες από τον ήλιο. Αυτό με τη σειρά του προκάλεσε την αύξηση των καταθέσεων κόκκων μελανίνης που παρατηρούνται τώρα σε τροπικά πλάτη.

Η ανεπάρκεια βιταμίνης D έχει αναφερθεί ως ανεπιθύμητη συνέπεια της υπερβολικής μελανίνης στο δέρμα. Η βιταμίνη D απαιτείται για τα έντερα να απορροφούν αποτελεσματικότερα τα στοιχεία ασβέστιο και φώσφορο. Και τα δύο αυτά απαιτούνται για τη σωστή ανάπτυξη και συντήρηση των οστών. Αν και κάποια βιταμίνη D μπορεί να προέρχεται από διαιτητικές πηγές όπως κρόκους αυγών και ορισμένα ψάρια, το 90% συντίθεται στο δέρμα από παράγωγα χοληστερόλης. Επομένως, όχι μόνο η βιταμίνη D απαιτείται για την ακεραιότητα του σκελετού, αλλά μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη στην πρόληψη ορισμένων μορφών καρκίνου.

Το 2017, μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο έλαβε επιχορήγηση 7,5 εκατομμυρίων δολαρίων για να μελετήσει τις πιθανές χρήσεις της μελανίνης που έχουν θεωρηθεί για την οποία δεν έχουν επιτευχθεί ποτέ επίσημα. Οι επιστήμονες που συμμετείχαν στο έργο ήλπιζαν να μάθουν την αλληλουχία των αντιδράσεων που εμπλέκονται στη σύνθεση μελανίνης σε βαθύτερο επίπεδο από ό, τι είχε επιτευχθεί προηγουμένως, και κατανοήστε περισσότερα για τους διαφορετικούς τύπους μελανίνης οι ίδιοι με την ελπίδα να επιδιώξετε τη σύνθεση σχετικών χημικών με μερικές από τις γνωστές προστατευτικές δυνατότητες η μελανίνη έχει. Η ικανότητα να προσφέρουμε μη βιολογικά υλικά μερικές από τις ίδιες βασικές προστασίες από τη βλάβη από τον ήλιο που δίνει η μελανίνη στα έμβια όντα θα ήταν σαφώς ένα πλεονέκτημα σε διάφορους τύπους βιομηχανιών, καθώς η ηλιακή ζημιά στη βαφή και σε διάφορες υπηρεσίες είναι σχεδόν καθολική ανησυχία.