Koja je svrha melanina?

Melanin je naziv biološkog pigmenta koji određuje opću boju kože i kose kod ljudi. Oblici melanina odgovorni su za obojenost u čitavom životinjskom svijetu; na primjer, bojenje krila kod ptica proizvodi melanin. Uz to, stanice koje proizvode melanin, nazvane melanociti, mogu povećati ili smanjiti razinu melanina proizvodnja kao odgovor na promjene u vanjskom okruženju (na primjer, povećanje ili smanjenje sunca izlaganje).

Iako je melanin i dalje poznat uglavnom po svojoj ulozi u fiziologiji, istraživači su počeli istraživati tvari i njezinih derivata kako bi se utvrdilo može li melanin imati različite primjene industrije.

Melanin proizvode stanice melanocita u epidermisu ili najudaljenijem sloju kože (deblji i žilavi sloj ispod naziva se dermis). Ti melanociti leže u najdonjem sloju epiderme, koji se naziva stratum basale ili "bazalni sloj". Melanin dolazi u nekoliko podtipova, a najčešći je eumelanin i sekundarni tip poznat kao feomelanin.

Melanin je kemikalija prilično male molekulske mase (318,3 g / mol, manje od dvostruko veće od glukoze). Njegova molekularna formula je C

Nakon mikroskopskog pregleda, eumelanin djeluje smeđe, sitnozrnatog izgleda. Tvar ne raspršuje svjetlost u značajnoj mjeri, jer se očekuje od nečega što izgleda tamno. Pojedinačne granule melanina imaju maksimalan promjer od oko 800 nanometara ili nešto manje od jedne milijuntine metra (ekvivalentno tisućiti dio milimetra). To razlikuje melanin od nekih uobičajenih metabolita pigmenata u krvi, koji su obično veći i više raspršuju svjetlost, a zelene su, žute ili crveno-smeđe boje za razliku od obične smeđe boje melanin.

Svrha Melanina nema nikakve veze s ljudskom taštinom, već sa zaštitom organizma. UV zračenje sunca dobro je poznata kancerogena i u dovoljno visokoj izloženosti može dovesti do niza srodnih vrsta melanoma, koji su zloćudni tumori kože. Melanomi mogu biti fatalni; od približno 54.000 Amerikanaca kojima svake godine dijagnosticira melanom, oko 8.000 umre od njega. Rizik od zloćudnog melanoma među ljudima europskog podrijetla 10 puta je veći od rizika od Afroamerikanaca.

Neki ljudi i životinje uopće imaju vrlo malo melanina u tijelu. Ovo je stanje poznato kao albinizam, a rezultira time da su pogođene osobe osjetljivije na UV oštećenja na suncu.

Kada se melanin proizvodi u melanocitima, ovaj se pigment pakira u granule, za razliku od načina na koji se zeleni pigment klorofil pakira u specijalizirane unutarćelijske "posude" u biljkama. Kada se stimuliraju UV svjetlom, čija se ukupna razina u većem dijelu svijeta povećava u određeno doba godine, dok se smanjuje drugi, melanociti proizvode sve veće i veće granule, što ljudima omogućuje prilagodbu tijekom ljeta i postaje "preplanula". Kao primijetio je, međutim, da je kod nekih ljudi ta sposobnost genetski ograničena i u nekim slučajevima gotovo odsutna, dok je kod drugih ona u osnovi suvišno. Nesumnjivo ste vidjeli ljude koji su slavni skloni opeklinama, a možda ste i sami takvi: Ljudi opisani kao "svijetle puti" i koji su često pjegavi s crvenom nijansom kose. Takve osobe kao skupina imaju najmanje učinkovitu obranu od UV zračenja i savjetuju se s posebnim inzistiranje na izbjegavanju izlaska na sunce bez kreme za sunčanje, koje mogu značajno filtrirati štetno UV zračenje opseg.

Iako premalo melanina u koži može izložiti pojedince većem riziku od opeklina i kože malignih bolesti, ljudi s neobično visokom razinom melanina u tijelu mogu biti predisponirani na vitamin D nedostatak. To je zato što je glavni izvor ovog vitamina u tijelu zapravo prirodni prethodnik vitamina D koji se pod djelovanjem sunčeve svjetlosti pretvara u aktivni oblik vitamina. Budući da tamnije površine teže odražavati, a ne apsorbirati UV zračenje, ljudi s tamnijom kožom upijaju manji dio UV zračenja kojem su izloženi od ostalih. U određenom smislu, ovo predstavlja jedan od bezbroj evolucijskih kompromisa koji se pokazuju u svijetu živih bića.

Kad su se potomci modernih ljudi prvi put preselili na otvorene prostore ispod pokrova drveća da bi lovili i tražili vodu, izlagali su se većem sunčevom svjetlu. U tom su procesu očito morali podnijeti ne samo više svjetlosti, već i dodatnu toplinu koja je s tim išla. Kako bi se ohladilo u kontekstu većeg izlaganja suncu, to je značilo obilnije i učinkovitije znojenje. Da bi se koža popatirala većom gustoćom znojnih žlijezda, moralo je ići nešto drugo, a to "nešto" bila je kosa. Ljudi očito još uvijek imaju dlake na rukama, nogama i trupima (neki znatno više od drugih), ali u usporedbi s drugim majmunima, ljudi su izgubili gotovo svu dlaku na tijelu. Kao rezultat, koža ranih ljudi koja se tek znojila postala je osjetljivija na oštećenja od sunca. Ovo je zauzvrat potaknulo povećanje naslaga granula melanina koje se danas primjećuju na tropskim geografskim širinama.

Nedostatak vitamina D spomenut je kao neželjena posljedica previše melanina u koži. Vitamin D potreban je da crijeva najučinkovitije apsorbiraju elemente kalcij i fosfor. I jedno i drugo potrebno je za pravilan rast i održavanje kostiju. Iako se neki vitamin D može dobiti iz prehrambenih izvora poput žumanjaka i određene ribe, 90 posto se sintetizira u koži iz derivata kolesterola. Stoga vitamin D nije potreban samo za integritet kostura, on također može biti koristan u prevenciji nekih oblika raka.

2017. godine skupina znanstvenika sa Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu primila je potporu od 7,5 milijuna dolara za proučavanje potencijalne uporabe melanina za koju se teoretiziralo, ali koja se nikada nije formalno provodila. Znanstvenici uključeni u projekt nadali su se da će naučiti slijed reakcija uključenih u sintezu melanina na dubljoj razini nego što se prethodno težilo, i da će razumjeti više o različitim vrstama melanina sami u nadi da će se nastaviti sinteza srodnih kemikalija s nekim od poznatih zaštitnih svojstava melanin ima. Sposobnost nudenja nebioloških materijala istim osnovnim zaštitama od oštećenja od sunca koje melanin pruža živim bićima očito bi bila prednost u raznim vrstama industrija, jer je solarno oštećenje boje i raznih usluga gotovo univerzalno zabrinutost.