Koks yra melanino tikslas?

Melaninas yra biologinio pigmento pavadinimas, kuris lemia bendrą odos ir plaukų spalvą. Melanino formos yra atsakingos už spalvą visame gyvūnų pasaulyje; pavyzdžiui, paukščių sparnų spalvą sukelia melaninas. Be to, melaniną gaminančios ląstelės, vadinamos melanocitais, gali padidinti arba sumažinti jų melanino kiekį gamyba reaguojant į išorinės aplinkos pokyčius (pavyzdžiui, saulės padidėjimas ar sumažėjimas poveikis).

Nors melaninas vis dar žinomas daugiausia dėl savo vaidmens fiziologijoje, mokslininkai pradėjo tirti medžiaga ir jos dariniai, siekiant nustatyti, ar melaninas gali būti naudojamas įvairiais būdais pramonės šakose.

Melaniną gamina epidermio arba išorinio odos sluoksnio melanocitų ląstelės (storesnis, kietesnis sluoksnis po juo vadinamas derma). Šie melanocitai guli žemiausiame epidermio sluoksnyje, vadinamame „basal“ sluoksniu arba „baziniu sluoksniu“. Melaninas yra kelių potipių, dažniausiai eumelaninas ir antrinis tipas, žinomas kaip feomelaninas.

Melaninas yra gana mažos molekulinės masės cheminė medžiaga (318,3 g / mol, mažiau nei dvigubai didesnė nei gliukozės). Jo molekulinė formulė yra C

Atlikus mikroskopinį tyrimą, eumelaninas atrodo rudas, išvaizda smulkiagrūdė. Medžiaga pastebimai neišsklaido šviesos, nes tikimasi, kad kažkas atrodo tamsu. Atskirų melanino granulių didžiausias skersmuo yra apie 800 nanometrų arba šiek tiek mažesnis nei viena milijonoji metro dalis (lygiavertė tūkstantoji milimetro dalis). Tai išskiria melaniną nuo kai kurių įprastų kraujo pigmentų metabolitų, kurie paprastai būna didesni ir daugiau sklaido šviesą, yra žalios, geltonos arba raudonai rudos spalvos, palyginti su paprastu rudu melaninas.

Melanino tikslas neturi nieko bendra su žmogaus tuštybe ir viskuo, kas susiję su organizmo apsauga. Saulės ultravioletinė spinduliuotė yra gerai žinomas kancerogenas, o esant pakankamai didelei apšvitai gali atsirasti daugybė panašių melanomos tipų, kurie yra odos piktybiniai navikai. Melanomos gali būti mirtinos; iš maždaug 54 000 amerikiečių, kuriems kasmet diagnozuojama melanoma, maždaug 8 000 miršta nuo jo. Piktybinės melanomos rizika tarp Europos protėvių yra 10 kartų didesnė nei afroamerikiečių.

Kai kurių žmonių ir gyvūnų organizme melanino iš viso yra labai mažai. Ši būklė vadinama albinizmu, todėl nukentėję asmenys yra labiau pažeidžiami nuo saulės spindulių.

Kai melaninas gaminamas melanocituose, šis pigmentas supakuojamas į granules, skirtingai nei tai, kaip žaliasis pigmentas chlorofilas yra supakuotas į specializuotus augalų tarpląstelinius „konteinerius“. Kai stimuliuojama UV spindulių, kurių bendras lygis tam tikru metų laiku daugumoje pasaulio vietų padidėja, o sumažėja kiti - melanocitai gamina daugiau ir didesnių granulių, todėl žmonių oda vasaros metu gali prisitaikyti ir tapti „įdegusi“. Kaip pažymėjo, tačiau kai kuriems žmonėms šis gebėjimas yra genetiškai ribotas ir kai kuriais atvejais beveik nėra, tuo tarpu kitiems žmonėms jis iš esmės yra ribotas nereikalingas. Neabejotinai matėte žmones, kurie yra linkę į saulės nudegimus ir galbūt patys esate tokie: žmonės apibūdinami kaip „šviesiaodžiai“ ir kurie dažnai būna strazdanoti raudonu plaukų atspalviu. Tokie asmenys kaip grupė turi mažiausiai veiksmingą apsaugą nuo UV spindulių ir yra patariami specialiai reikalavimas vengti saulės spindulių be apsaugos nuo saulės, o tai gali išfiltruoti kenksmingą UV spinduliuotę mastu.

Per mažas melanino kiekis odoje gali sukelti didesnę saulės nudegimo ir odos riziką piktybiniai navikai, žmonės, kurių organizme melanino kiekis neįprastai didelis, gali būti linkę į vitaminą D trūkumas. Taip yra todėl, kad pagrindinis šio vitamino šaltinis organizme iš tikrųjų yra natūralus vitamino D pirmtakas, kuris, veikiant saulės šviesai, virsta aktyvia vitamino forma. Kadangi tamsesni paviršiai yra linkę atspindėti, o ne sugerti UV spinduliuotę, žmonės su tamsesne oda sugeria mažesnę UV spindulių dalį, kuriai jie yra skirti, nei kiti. Tam tikra prasme tai yra vienas iš nesuskaičiuojamų evoliucinių kompromisų, rodomų gyvųjų pasaulyje.

Kai šiuolaikinių žmonių palikuonys iš medžių dangos pirmą kartą persikėlė į atviras erdves medžioti ir ieškoti vandens, jie veikė daugiau saulės spindulių. Proceso metu jie, be abejo, turėjo sugebėti toleruoti ne tik daugiau šviesos, bet ir papildomą šilumą. Norint išlaikyti vėsą esant didesniam saulės poveikiui, tai reiškė galimybę gausiau ir efektyviau prakaituoti. Norint pipiruoti odą su didesniu prakaito liaukų tankiu, turėjo būti kažkas kita, o tas „kažkas“ buvo plaukai. Žmonės, be abejo, vis dar turi plaukus ant rankų, kojų ir lagaminų (vieni žymiai daugiau nei kiti), tačiau, palyginti su kitomis beždžionėmis, žmonės prarado praktiškai visus savo kūno plaukus. Dėl to naujai prakaituojanti ankstyvųjų žmonių oda buvo jautresnė saulės pažeidimams. Tai savo ruožtu paskatino melanino granulių nuosėdų padidėjimą, kuris dabar pastebimas tropinėse platumose.

Vitamino D trūkumas buvo paminėtas kaip nepageidaujama per didelio melanino kiekio odoje pasekmė. Vitaminas D reikalingas, kad žarnynas efektyviausiai absorbuotų kalcio ir fosforo elementus. Abi jos reikalingos tinkamam kaulų augimui ir palaikymui. Nors šiek tiek vitamino D galima gauti iš maisto šaltinių, tokių kaip kiaušinių tryniai ir tam tikros žuvys, 90 proc. Odoje sintezuojama iš cholesterolio darinių. Todėl vitaminas D reikalingas ne tik skeleto vientisumui, bet ir gali padėti išvengti kai kurių vėžio formų.

2017 m. Kalifornijos universiteto San Diege mokslininkų grupė gavo 7,5 mln. USD stipendiją, kad ištirtų galimą melanino naudojimą, kuris buvo teoriškai pagrįstas, bet niekada nebuvo oficialiai siekiamas. Projekte dalyvaujantys mokslininkai tikėjosi sužinoti melanino sintezės reakcijų seką gilesniu lygiu, nei buvo vykdyta anksčiau, ir daugiau sužinoti apie įvairius melanino tipus, tikėdamiesi tęsti susijusių cheminių medžiagų sintezę, naudodamiesi kai kuriomis žinomomis apsauginėmis galimybėmis melaninas turi. Gebėjimas pasiūlyti ne biologinėms medžiagoms tas pačias pagrindines apsaugas nuo saulės pažeidimų, kurias melaninas suteikia gyviems daiktams būtų akivaizdus įvairių rūšių pramonės turtas, nes saulės dažų ir įvairių paslaugų žala yra beveik visuotinė susirūpinimą.