Kāds ir melanīna mērķis?

Melanīns ir bioloģiskā pigmenta nosaukums, kas nosaka cilvēka ādas un matu vispārējo krāsu. Melanīna formas ir atbildīgas par krāsu visā dzīvnieku pasaulē; piemēram, spārnu krāsas putniem rada melanīns. Turklāt šūnas, kas ražo melanīnu, ko sauc par melanocītiem, var palielināt vai samazināt melanīna līmeni ražošana, reaģējot uz ārējās vides izmaiņām (piemēram, saules palielināšanās vai samazināšanās iedarbība).

Lai gan melanīns joprojām ir pazīstams galvenokārt ar savu lomu fizioloģijā, pētnieki ir sākuši pētīt vielu un tās atvasinājumus, lai noteiktu, vai melanīnu var lietot vairākos dažādos veidos nozarēs.

Melanīnu ražo melanocītu šūnas epidermā vai ārējais ādas slānis (biezāku, stingrāku slāni zem tā sauc par dermu). Šie melanocīti atrodas epidermas zemākajā slānī, ko sauc par stratum basale vai "bazālo slāni". Melanīnam ir vairāki apakštipi, visbiežāk sastopamais ir eumelanīns un sekundārais veids, kas pazīstams kā feomelanīns.

Melanīns ir ķīmiska viela ar diezgan mazu molekulmasu (318,3 g / mol, mazāk nekā divas reizes lielāka nekā glikoze). Tās molekulārā formula ir C

Veicot mikroskopisku pārbaudi, eumelanīns izskatās brūns, ar smalkgraudainu izskatu. Viela ievērojamā mērā neizkliedē gaismu, jo tiek gaidīts, ka kaut kas šķiet tumšs. Atsevišķu melanīna granulu maksimālais diametrs ir aptuveni 800 nanometri vai nedaudz mazāks par vienu miljono metru (līdzvērtīgi viena tūkstošdaļa milimetra). Tas atšķir melanīnu no dažiem parastajiem asinīs esošo pigmentu metabolītiem, kuri parasti ir lielāki un vairāk izkliedē gaismu, un ir zaļā, dzeltenā vai sarkanbrūnā krāsā pretstatā gaiši brūnai melanīns.

Melanīna mērķim nav nekāda sakara ar cilvēka iedomību un visu, kas saistīts ar organisma aizsardzību. Saules UV starojums ir plaši pazīstams kancerogēns, un pietiekami lielā iedarbībā tas var izraisīt vairākus saistītus melanomas veidus, kas ir ādas ļaundabīgi audzēji. Melanomas var būt letālas; no aptuveni 54 000 amerikāņu, kuriem katru gadu diagnosticēta melanoma, aptuveni 8 000 no tā mirst. Ļaundabīgas melanomas risks starp Eiropas izcelsmes cilvēkiem ir 10 reizes lielāks nekā afroamerikāņiem.

Dažu cilvēku un dzīvnieku ķermenī melanīna vispār ir ļoti maz. Šis stāvoklis ir pazīstams kā albinisms, un tā rezultātā nomocītās personas ir neaizsargātākas pret UV saules bojājumiem.

Kad melanīns tiek ražots melanocītos, šis pigments tiek iesaiņots granulās, atšķirībā no tā, kā zaļais pigments hlorofils tiek iesaiņots specializētos starpšūnu "traukos" augos. Stimulējot UV gaismā, kura kopējais līmenis noteiktā gada laikā palielinās lielākajā pasaules daļā, vienlaikus samazinoties citi, melanocīti ražo vairāk un lielākas granulas, ļaujot cilvēku ādai vasaras laikā pielāgoties un kļūt "iedegumam". Kā tomēr atzīmēja, ka dažiem cilvēkiem šī spēja ir ģenētiski ierobežota un dažos gadījumos gandrīz nepastāv, savukārt citiem cilvēkiem tā būtībā ir lieks. Jūs, bez šaubām, esat redzējis cilvēkus, kuriem ir ievērojama nosliece uz saules apdegumiem, un, iespējams, arī jūs pats tāds esat: cilvēki, kurus raksturo kā "gaišu ādu" un kuri bieži ir raibumi ar sarkanu matu nokrāsu. Šādiem indivīdiem kā grupai ir vismazāk efektīva aizsardzība pret UV starojumu, un viņiem to iesaka īpaši uzstājīgi, lai izvairītos no saules stariem, neizmantojot sauļošanās līdzekli, kas var filtrēt kaitīgo UV starojumu līdz nozīmīgam apjomā.

Ja pārāk maz melanīna ādā var indivīdus pakļaut lielākam saules apdegumu un ādas riskam ļaundabīgi audzēji, cilvēkiem ar neparasti augstu melanīna līmeni organismā var būt nosliece uz D vitamīnu trūkums. Tas ir tāpēc, ka galvenais šī vitamīna avots organismā faktiski ir dabisks D vitamīna prekursors, kas saules gaismas ietekmē tiek pārveidots par vitamīna aktīvo formu. Tā kā tumšākas virsmas mēdz atstarot, nevis absorbēt UV starojumu, cilvēki ar tumšāku ādu absorbē mazāku UV starojuma daļu, kādam tie pakļauti, nekā citi. Savā ziņā tas ir viens no neskaitāmajiem evolucionārajiem kompromisiem, kas tiek demonstrēti dzīvo lietu pasaulē.

Kad mūsdienu cilvēku pēcnācēji no koku seguma vispirms pārcēlās uz atklātām telpām, lai medītu un meklētu ūdeni, viņi pakļāva vairāk saules gaismas. Šajā procesā viņiem acīmredzami bija jāspēj pieļaut ne tikai vairāk gaismas, bet arī papildu siltumu, kas tam līdzi nāca. Lai saglabātu vēsumu lielākas saules iedarbības apstākļos, tas nozīmēja iespēju bagātīgāk un efektīvāk svīst. Lai pipari uz ādas ar lielāku sviedru dziedzeru blīvumu, bija jāiet kaut kas cits, un tas "kaut kas" bija mati. Cilvēkiem acīmredzami joprojām ir mati uz rokām, kājām un stumbra (daži ievērojami vairāk nekā citi), bet, salīdzinot ar citiem pērtiķiem, cilvēki ir zaudējuši praktiski visu ķermeņa apmatojumu. Tā rezultātā agrīno cilvēku tikko sviedri spējīgā āda tika atstāta vairāk pakļauta saules bojājumiem. Tas savukārt veicināja melanīna granulu nogulšņu pieaugumu, kas tagad novērojams tropu platuma grādos.

D vitamīna deficīts ir minēts kā nevēlamas sekas, ka ādā ir pārāk daudz melanīna. D vitamīns ir nepieciešams, lai zarnas visefektīvāk absorbētu kalcija un fosfora elementus. Abi šie ir nepieciešami pareizai kaulu augšanai un uzturēšanai. Lai gan daļu D vitamīna var iegūt no uztura avotiem, piemēram, olu dzeltenumiem un dažām zivīm, 90 procenti ādā tiek sintezēti no holesterīna atvasinājumiem. Tāpēc skeleta integritātei ir nepieciešams ne tikai D vitamīns, bet arī noderīgs dažu vēža formu novēršana.

2017. gadā Kalifornijas Universitātes San Diego zinātnieku grupa saņēma 7,5 miljonu ASV dolāru lielu stipendiju, lai pētītu iespējamos melanīna izmantošanas veidus, par kuriem ir teorija, bet formāli nekad nav veikti. Projektā iesaistītie zinātnieki cerēja uzzināt melanīna sintēzē iesaistīto reakciju secību dziļākā līmenī, nekā tas tika veikts iepriekš, un vairāk uzzināt par dažādiem melanīna veidiem, cerot turpināt saistīto ķīmisko vielu sintēzi ar dažām zināmām aizsardzības spējām melanīnam ir. Spēja piedāvāt nebioloģiskiem materiāliem dažus tādus pašus pamataizsardzības pasākumus pret saules bojājumiem, kādus melanīns dod dzīvām būtnēm nepārprotami būtu ieguvums dažāda veida nozarēs, jo saules bojājumi krāsai un dažādiem pakalpojumiem ir gandrīz universāli bažas.