Mis on melaniini eesmärk?

Melaniin on bioloogilise pigmendi nimi, mis määrab inimese naha ja juuste üldise värvi. Melaniini vormid vastutavad värvuse eest kogu loomade maailmas; näiteks toodab lindude tiibvärvi melaniin. Lisaks võivad melaniini tootvad rakud, mida nimetatakse melanotsüütideks, melaniini taset tõsta või vähendada tootmine vastusena väliskeskkonna muutustele (näiteks päikese suurenemine või vähenemine kokkupuude).

Ehkki melaniin on endiselt tuntud peamiselt oma rolli poolest füsioloogias, on teadlased hakanud seda uurima ja selle derivaadid, et teha kindlaks, kas melaniini võib kasutada mitmel erineval viisil tööstusharudes.

Melaniini toodavad epidermise melanotsüütrakud ehk naha välimine kiht (selle all olevat paksemat ja karmimat kihti nimetatakse pärisnahaks). Need melanotsüüdid asuvad epidermise kõige alumises kihis, mida nimetatakse kihistikuks või "basaalkihiks". Melaniini on mitu alamtüüpi, kõige tavalisem on eumelaniin ja sekundaarne tüüp, mida nimetatakse feomelaniin.

Melaniin on üsna madala molekulmassiga kemikaal (318,3 g / mol, vähem kui kaks korda suurem kui glükoos). Selle molekulaarne valem on C

Mikroskoopilisel uurimisel tundub eumelaniin pruun, peeneteralise välimusega. Aine ei hajuta valgust märgataval määral, kuna oodatakse midagi, mis näib pime. Üksikute melaniinigraanulite maksimaalne läbimõõt on umbes 800 nanomeetrit ehk veidi alla miljoni miljonimeetri (ekvivalentne tuhandik millimeeter). See eristab melaniini mõnest tavalisest vere pigmentide metaboliidist, mis kipuvad olema suuremad ja hajutavad rohkem valgust ning on rohelise, kollase või punakaspruuni värvusega, vastandina tavalisele pruunile melaniin.

Melanini eesmärgil pole midagi pistmist inimese edevuse ja kõigega, mis on seotud organismi kaitsmisega. Päikese UV-kiirgus on tuntud kantserogeen ja piisavalt suure kokkupuute korral võib see põhjustada mitmeid seotud melanoomitüüpe, mis on naha pahaloomulised kasvajad. Melanoomid võivad lõppeda surmaga; umbes 54 000 ameeriklasest, kellel on igal aastal diagnoositud melanoom, sureb umbes 8000 sellest. Pahaloomulise melanoomi tekkerisk on Euroopa päritolu inimeste seas kümme korda suurem kui ameerika-Aafrika inimestel.

Mõne inimese ja looma kehas on melaniini üldse vähe. Seda seisundit tuntakse kui albinismi ja selle tagajärjel on vaevatud isikud UV-päikesekahjustuste suhtes haavatavamad.

Kui melaniini toodetakse melanotsüütides, pakendatakse see pigment graanulitesse, erinevalt sellest, kuidas roheline pigment klorofüll on pakendatud taimedes spetsiaalsetesse rakusisestesse "mahutitesse". UV-valguse poolt stimuleerituna tõuseb selle üldine tase teatud aastaaegadel enamikus maailma osades, samal ajal kui see langeb teised, melanotsüüdid toodavad rohkem ja suuremaid graanuleid, võimaldades inimeste nahal suve jooksul kohaneda ja saada "tan". As märkis, et mõnel inimesel on see võime geneetiliselt piiratud ja mõnel juhul peaaegu puudub, samas kui teistel see on sisuliselt üleliigne. Te pole kahtlemata näinud inimesi, kes on kuulsalt altid päikesepõletusele ja võib-olla olete ka üks ise: Inimesi, keda kirjeldatakse kui "heledanahalisi" ja kes on sageli punase varjundiga juustevärvilised. Sellistel inimestel kui rühmadel on kõige vähem tõhus kaitse UV-kiirguse eest ja neid soovitatakse spetsiaalselt nõudmine vältida päikese käes viibimist ilma päikesekreemita, mis võib kahjuliku UV-kiirguse märkimisväärseks välja filtreerida ulatuses.

Liiga vähe melaniini sisaldus nahas võib tekitada inimestel suurema päikesepõletuse ja naha ohu pahaloomulised kasvajad võivad inimesed, kellel on kehas ebatavaliselt kõrge melaniini sisaldus, olla eelsoodumus D-vitamiinile puudus. Seda seetõttu, et selle vitamiini peamine allikas kehas on tegelikult looduslik D-vitamiini eelkäija, mis muundatakse päikesevalguse toimel vitamiini aktiivseks vormiks. Kuna tumedamad pinnad kipuvad pigem peegeldama kui neelama UV-kiirgust, neelavad tumedama nahaga inimesed väiksema osa sellest UV-kiirgusest, millele nad kokku puutuvad, kui teised. Mõnes mõttes esindab see ühte arvukatest evolutsioonilistest kompromissidest, mida elusolendite maailmas eksponeeritakse.

Kui tänapäeva inimeste järeltulijad kolisid puude katte alt esimest korda lagendikele jahti pidama ja vett otsima, paljastasid nad end rohkem päikesevalguse käes. Selle käigus pidid nad ilmselgelt suutma taluda mitte ainult rohkem valgust, vaid ka sellega kaasnevat lisakuumust. Suurema päikesekiirguse käes jaheduse säilitamiseks tähendas see võimalust rikkalikumalt ja tõhusamalt higistada. Naha suurema tihedusega higinäärmete pipartamiseks pidi minema midagi muud ja see "midagi" oli juukseid. Inimestel on kätel, jalgadel ja pagasiruumidel endiselt selgelt juuksed (mõned neist tunduvalt rohkem kui teised), kuid võrreldes teiste ahvidega on inimesed kaotanud praktiliselt kogu oma keha. Seetõttu jäeti varajaste inimeste äsja higistamisvõimeline nahk vastuvõtlikumaks päikesekahjustustele. See omakorda kannustas troopilistel laiuskraadidel täheldatud melaniini graanulite ladestumise suurenemist.

D-vitamiini puudust on nimetatud naha liigse melaniini soovimatu tagajärjena. D-vitamiin on vajalik selleks, et sooled saaksid kaltsiumi ja fosforit kõige tõhusamalt omastada. Mõlemad on vajalikud luude nõuetekohaseks kasvamiseks ja hooldamiseks. Kuigi osa D-vitamiini võib saada toidust, näiteks munakollastest ja teatud kaladest, sünteesitakse nahas 90 protsenti kolesterooli derivaatidest. Seetõttu ei vaja D-vitamiin ainult luustiku terviklikkust, vaid võib olla kasulik ka vähivormide ennetamiseks.

2017. aastal sai San Diegos asuva California ülikooli teadlaste rühm 7,5 miljoni dollari suuruse toetuse melaniini võimalike kasutusviiside uurimiseks, mille kohta on teoreetiliselt räägitud, kuid mida pole ametlikult kunagi järgitud. Projektis osalenud teadlased lootsid õppida melaniini sünteesiga seotud reaktsioonide järjestust varasemast sügavamal tasemel ja saada rohkem teada erinevatest melaniini tüüpidest, lootes jätkata seotud kemikaalide sünteesi koos mõne teadaoleva kaitsevõimega melaniinil on. Võime pakkuda mittebioloogilistele materjalidele mõningaid samu põhikaitsmeid päikesekahjustuste eest, mida melaniin annab elusolenditele oleks selgelt vara erinevat tüüpi tööstusharudes, kuna päikesekiirgus värvidele ja erinevatele teenustele on peaaegu universaalne muret.