Hva er formålet med melanin?

Melanin er navnet på det biologiske pigmentet som bestemmer den generelle fargen på hud og hår hos mennesker. Former av melanin er ansvarlige for farging i hele dyreverdenen; for eksempel er vingefarging hos fugler produsert av melanin. I tillegg kan cellene som produserer melanin, kalt melanocytter, øke eller redusere nivåene av melanin produksjon som svar på endringer i det ytre miljøet (for eksempel en økning eller reduksjon i solen eksponering).

Selv om melanin fremdeles er kjent for sin rolle i fysiologi, har forskere begynt å undersøke stoffet og dets derivater for å bestemme om melanin kan brukes i en rekke forskjellige næringer.

Melanin produseres av melanocyttceller i overhuden, eller det ytterste hudlaget (det tykkere, tøffere laget under kalles dermis). Disse melanocyttene ligger i det nederste laget av epidermis, kalt stratum basale eller "basal layer." Melanin finnes i flere undertyper, den vanligste er eumelanin og en sekundær type kjent som pheomelanin.

Melanin er et kjemikalie med ganske lav molekylvekt (318,3 g / mol, mindre enn det dobbelte av glukose). Molekylformelen er C

Ved mikroskopisk undersøkelse virker eumelanin brun, med et finkornet utseende. Stoffet sprer ikke lys i nevneverdig grad, ettersom man forventer noe som virker mørkt. De individuelle melaninkornene har en maksimal diameter på omtrent 800 nanometer, eller litt under en milliontedel av en meter (tilsvarende en tusendels millimeter). Dette skiller melanin fra noen vanlige metabolitter av pigmenter i blodet, som har en tendens til å være større og sprer lys mer, og er grønn, gul eller rødbrun i fargen i motsetning til den vanlige brune av melanin.

Melanins formål har ingenting å gjøre med menneskelig forfengelighet og alt å beskytte organismen. UV-stråling fra solen er et velkjent kreftfremkallende stoff, og i høy nok eksponering kan det føre til en rekke beslektede typer melanomer, som er maligniteter i huden. Melanomer kan være dødelige; av de om lag 54 000 amerikanerne som diagnostiseres med et melanom hvert år, dør rundt 8 000 av det. Risikoen for ondartet melanom blant mennesker av europeisk herkomst er ti ganger så stor som for afroamerikanere.

Noen mennesker og dyr har veldig lite melanin i kroppen i det hele tatt. Denne tilstanden er kjent som albinisme, og resulterer i at rammede personer er mer sårbare for UV-solskader.

Når melanin produseres i melanocytter, pakkes dette pigmentet i granuler, ikke ulikt måten det grønne pigmentet klorofyll pakkes i spesialiserte intracellulære "beholdere" i planter. Når det stimuleres av UV-lys, øker det totale nivået i de fleste deler av verden på bestemte tider av året mens det synker i andre produserer melanocytter flere og større granuler, slik at folks hud kan tilpasse seg i løpet av sommeren og bli "solbrun". Som bemerket imidlertid at hos noen mennesker er denne evnen genetisk begrenset og i noen tilfeller nesten fraværende, mens den i andre mennesker egentlig er overflødig. Du har uten tvil sett mennesker som er kjent for å bli solbrent, og kanskje er en selv: Folk beskrevet som "lyshudede" og som ofte er fregnet med en rød nyanse. Slike individer som en gruppe har det minst effektive forsvaret mot UV-stråling og blir anbefalt med spesielle insistere på å unngå å gå ut i solen uten solkrem, som kan filtrere ut skadelig UV-stråling til en betydelig utstrekning.

Mens for lite melanin i huden kan utsette enkeltpersoner for høyere risiko for solbrenthet og hud maligniteter, kan personer med uvanlig høye nivåer av melanin i kroppen være disponert for vitamin D mangel. Dette er fordi hovedkilden til dette vitaminet i kroppen faktisk er en naturlig vitamin D-forløper som omdannes til den aktive formen av vitaminet under påvirkning av sollys. Siden mørkere overflater har en tendens til å reflektere i stedet for å absorbere UV-stråling, absorberer mennesker med mørkere hud en mindre brøkdel av UV-strålingen de utsettes for enn andre. På en måte representerer dette en av utallige evolusjonære avveininger som vises i verden av levende ting.

Da etterkommerne til moderne mennesker først flyttet inn i åpne rom fra under treet for å jakte og søke vann, utsatte de seg for mer sollys. I prosessen måtte de åpenbart kunne tåle ikke bare mer lys, men tilleggsvarmen som fulgte med det. For å holde seg kjølig i sammenheng med større eksponering for sol, betydde dette å kunne svette mer voldsomt og effektivt. For å pepre huden med en høyere tetthet av svettekjertler, måtte noe annet gå, og at "noe" var hår. Mennesker har tydeligvis fortsatt hår på armene, bena og koffertene (noen betydelig mer enn andre), men sammenlignet med andre aper har mennesker mistet nesten alt kroppshåret. Som et resultat ble den nylig svetteevne huden til tidlige mennesker igjen mer utsatt for skade fra solen. Dette stimulerte økningen i melaninkornavleiringer som nå er observert på tropiske breddegrader.

D-vitaminmangel er nevnt som en uønsket konsekvens av for mye melanin i huden. D-vitamin er nødvendig for at tarmene effektivt kan absorbere elementene kalsium og fosfor. Begge disse er nødvendige for riktig vekst og vedlikehold av bein. Selv om noe D-vitamin kan stamme fra kostholdskilder som eggeplommer og viss fisk, blir 90 prosent syntetisert i huden fra kolesterolderivater. Ikke bare er vitamin D derfor nødvendig for skjelettets integritet, det kan også være nyttig for å forhindre noen former for kreft.

I 2017 mottok en gruppe forskere ved University of California i San Diego et stipend på 7,5 millioner dollar for å studere potensiell bruk av melanin som har blitt teoretisert om men aldri formelt forfulgt. Forskerne som var involvert i prosjektet håpet å lære sekvensen av reaksjoner som var involvert i melaninsyntese på et dypere nivå enn tidligere. forstå mer om de forskjellige typene melanin selv i håp om å forfølge syntesen av relaterte kjemikalier med noen av de kjente beskyttelsesegenskapene melanin har. Evnen til å tilby ikke-biologiske materialer noen av de samme grunnleggende beskyttelsene mot solskader som melanin gir levende ting ville helt klart være en ressurs i forskjellige typer bransjer, ettersom solskader på maling og forskjellige tjenester er nesten universelle bekymring.