מה מטרת המלנין?

מלנין הוא שמו של הפיגמנט הביולוגי הקובע את הצבע הכללי של העור והשיער בבני אדם. צורות של מלנין אחראיות לצביעה בכל עולם החי; לדוגמא, צבע הכנף אצל ציפורים מיוצר על ידי מלנין. בנוסף, התאים המייצרים מלנין, המכונים מלנוציטים, יכולים להגדיל או להקטין את רמות המלנין שלהם ייצור בתגובות לשינויים בסביבה החיצונית (למשל, עלייה או ירידה בשמש חשיפה).

למרות שמלנין עדיין ידוע בעיקר בזכות תפקידו בפיזיולוגיה, החוקרים החלו לחקור את המחקר החומר ונגזרותיו כדי לקבוע אם למלנין יש יישומים במגוון שונים תעשיות.

המלנין מיוצר על ידי תאי מלנוציטים באפידרמיס, או בשכבת העור החיצונית ביותר (השכבה העבה והקשה יותר שמתחתיה נקראת דרמיס). מלנוציטים אלה שוכבים בשכבה התחתונה ביותר של האפידרמיס, המכונה שכבה בסיסית או "שכבת בסיס". המלנין מגיע במספר תת-סוגים, הנפוץ ביותר הוא אואמלנין וסוג משני המכונה פיומלנין.

מלנין הוא כימיקל בעל מסה מולקולרית נמוכה למדי (318.3 גרם למול, פחות מכפול מזה של גלוקוז). הנוסחה המולקולרית שלו היא C₁₈ה₁₀נ₂או₄. לאנשים עם עור כהה יותר אין יותר מלנוציטים מאשר לאנשים בהירים יותר; במקום זאת, אצל אנשים עם עור כהה יותר, מופעל חלק גבוה יותר מהגנים במלנוציטים האחראים לייצור המלנין. המשמעות היא שמייצרים הרבה יותר מלנין לכל תא אצל אנשים כהים יותר, ולא שיש לאנשים כהים יותר תאים המניבים את אותה תפוקה. יש לכך השלכות חשובות באנתרופולוגיה האבולוציונית, מכיוון שזה מצביע על כך שאנשים אירופאים בהירים יותר כיום חולקים מוצא עמוק עם אנשים באפריקה שעורם נשאר כהה יותר היום הודות לסביבה שונה תנאים. אנשים רבים מצפון מערב אירופה איבדו את היכולת לפתח שיזפונות כיוון שקו הדנ"א שיש להם שקודד למלנין נוסף קיים אך לא ניתן עוד להפעיל אותו. יכולתם של אנשים כאלה לסבול אור אולטרה סגול (UV) באופן כללי פוחתת באופן חד.

בבדיקה מיקרוסקופית, אומלנין נראה חום, בעל מראה גרגר עדין. החומר אינו מפזר אור במידה ניכרת, מכיוון שמצפים למשהו שנראה כהה. גרגירי המלנין הבודדים הם בעלי קוטר מרבי של כ 800 ננומטר, או קצת פחות ממיליון מטר (שווה ערך, אלפית המילימטר). זה מבחין בין מלנין לבין כמה מטבוליטים נפוצים של פיגמנטים בדם, הנוטים להיות גדולים יותר ומתפזרים אור יותר, והם בצבע ירוק, צהוב או אדום-חום לעומת החום הרגיל של מלנין.

מטרתו של מלנין אינה קשורה להבלים אנושיים וכל מה שקשור להגנה על האורגניזם. קרינת UV מהשמש הינה חומר מסרטן ידוע, ובחשיפות גבוהות מספיק יכולות להוביל למספר סוגים קשורים של מלנומה, שהם ממאירות בעור. מלנומות יכולות להיות קטלניות; מתוך כ -54,000 אמריקאים המאובחנים כחולים במלנומה מדי שנה, כ -8,000 מתים ממנה. הסיכון למלנומה ממאירה בקרב אנשים ממוצא אירופי הוא פי 10 מזה של אפרו-אמריקאים.

יש אנשים ובעלי חיים שיש מעט מאוד מלנין בגופם בכלל. מצב זה מכונה לבקנות, וכתוצאה מכך אנשים פגועים פגיעים יותר לנזקי שמש UV.

כאשר מלנין מיוצר במלנוציטים, פיגמנט זה נארז בגרגירים, שלא כמו האופן שבו כלורופיל הפיגמנט הירוק נארז ל"מיכלים "תאיים מיוחדים בצמחים. כאשר מגורה באור UV, שרמתו הכוללת עולה ברוב חלקי העולם בתקופות מסוימות של השנה תוך ירידה ב אחרים, מלנוציטים מייצרים גרגירים גדולים יותר ויותר, מה שמאפשר לעור של אנשים להסתגל במהלך הקיץ ולהיות "שזוף". כפי ש עם זאת, אצל אנשים מסוימים היכולת הזו מוגבלת מבחינה גנטית ובמקרים מסוימים כמעט נעדרת, ואילו אצל אנשים אחרים היא למעשה מְיוּתָר. אין ספק שראית אנשים המועדים לכוויות שמש, ואולי הם עצמך: אנשים המתוארים כ"בהירי עור "ולרוב הם מנומשים בגוון שיער אדום. אנשים כאלה כקבוצה הם בעלי ההגנה הכי פחות יעילה מפני קרינת UV ומומלצים להם מיוחד התעקשות להימנע מלצאת לשמש ללא קרם הגנה, מה שעלול לסנן קרינת UV מזיקה למובהק מידה.

בעוד שמעט מדי מלנין בעור יכול לחשוף אנשים לסיכון גבוה יותר לכוויות שמש ולעור ממאירות, אנשים עם רמות גבוהות במיוחד של מלנין בגוף עשויים להיות נטויים לוויטמין D מחסור ב. הסיבה לכך היא שהמקור העיקרי של ויטמין זה בגוף הוא למעשה מבשר ויטמין D טבעי המומר לצורה הפעילה של הוויטמין תחת פעולת אור השמש. מכיוון שמשטחים כהים יותר נוטים להשתקף ולא לספוג קרינת UV, אנשים עם עור כהה סופגים חלק קטן יותר מקרינת ה- UV שהם נחשפים אליהם מאחרים. במובן מסוים, זה מייצג אינספור פשרות אבולוציוניות המוצגות בעולם היצורים החיים.

כאשר צאצאי בני האדם המודרניים עברו לראשונה לשטחים פתוחים מתחת לכיסוי עצים כדי לצוד ולחפש מים, הם חשפו את עצמם לאור שמש רב יותר. בתהליך, הם כמובן נאלצו להיות מסוגלים לסבול לא רק יותר אור, אלא את החום הנוסף שנלווה אליו. על מנת לשמור על קור רוח בהקשר לחשיפה גדולה יותר לשמש, פירוש הדבר היה היכולת להזיע בצורה שופעת ויעילה יותר. כדי לפלפל את העור בצפיפות גבוהה יותר של בלוטות זיעה, היה צריך לעבור משהו אחר, וה"משהו "הזה היה שיער. בבני אדם עדיין יש שיער על הידיים, הרגליים והגזעים (חלקם הרבה יותר מאחרים) אך בהשוואה לקופים אחרים, בני אדם איבדו כמעט את כל שיער גופם. כתוצאה מכך, עורם החדש של בני אדם מוקדמים עם זיעה נותר רגיש יותר לנזקים מהשמש. תפנית זו דרבה את הגידול בהפקדות גרגירי המלנין שנצפו כעת בקווי הרוחב הטרופיים.

מחסור בוויטמין D הוזכר כתוצאה לא רצויה של יותר מדי מלנין בעור. ויטמין D נדרש למעיים לספיגת היעילות ביותר של יסודות הסידן והזרחן. שני אלה נדרשים לצורך צמיחה ותחזוקה נכונה של העצמות. למרות שניתן להפיק ויטמין D ממקורות תזונתיים כמו חלמונים ודגים מסוימים, 90 אחוז מסונתז בעור מנגזרות כולסטרול. לא רק שויטמין D לכן נחוץ לשלמות השלד, הוא עשוי גם להועיל במניעת צורות מסוימות של סרטן.

בשנת 2017 קיבלה קבוצת מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו מענק של 7.5 מיליון דולר לחקר השימושים הפוטנציאליים במלנין שעברו תיאוריה אך מעולם לא נחקרו רשמית. המדענים המעורבים בפרויקט קיוו ללמוד את רצף התגובות המעורבות בסינתזת המלנין ברמה עמוקה יותר ממה שנחקר בעבר. להבין יותר על הסוגים השונים של מלנין עצמם בתקווה להמשיך בסינתזה של כימיקלים קשורים עם כמה מיכולות המגן הידועות למלנין יש. היכולת להציע לחומרים לא ביולוגיים חלק מאותם הגנות בסיסיות מפני נזקי שמש שמלנין מעניק ליצורים חיים יהיה בבירור נכס בסוגים שונים של תעשיות, שכן נזק סולארי לצבע ולשירותים שונים הוא כמעט אוניברסלי דְאָגָה.