Melanin je ime biološkega pigmenta, ki določa splošno barvo kože in las pri ljudeh. Oblike melanina so odgovorne za obarvanje po vsem živalskem svetu; na primer barvanje kril pri pticah proizvaja melanin. Poleg tega lahko celice, ki proizvajajo melanin, imenovane melanociti, povečajo ali zmanjšajo raven melanina proizvodnja kot odziv na spremembe v zunanjem okolju (na primer povečanje ali zmanjšanje sonca izpostavljenost).
Čeprav je melanin še vedno znan predvsem po svoji vlogi v fiziologiji, so raziskovalci začeli raziskovati snovi in njeni derivati, da bi ugotovili, ali se melanin lahko uporablja na različne načine industrije.
Sinteza melanina
Melanin proizvajajo celice melanocitov v povrhnjici ali najbolj zunanji plasti kože (debelejša in trša plast spodaj se imenuje dermis). Ti melanociti ležijo v najnižji plasti povrhnjice, imenovani stratum basale ali "bazalni sloj". Melanin je na voljo v več podtipih, najpogostejši je eumelanin in sekundarni tip, znan kot feomelanin.
Melanin je kemikalija z dokaj nizko molekulsko maso (318,3 g / mol, manj kot dvakrat večja od glukoze). Njegova molekulska formula je C
18H10N2O4. Ljudje s temnejšo kožo dejansko nimajo več melanocitov kot svetlejši; namesto tega se pri ljudeh s temnejšo kožo vklopi večji delež genov v melanocitih, ki so odgovorni za proizvodnjo melanina. To pomeni, da pri temnejših ljudeh na celico nastane veliko več melanina, ne pa da imajo temnejši ljudje več celic, ki dajejo enako raven proizvodnje. To ima pomembne posledice za evolucijsko antropologijo, ker kaže na to, da imajo Evropejci lažje polne kože danes delijo globoke prednike z ljudmi v Afriki, katerih koža je danes zaradi drugačnega okolja še vedno temnejša pogoji. Številni ljudje iz severozahodne Evrope so izgubili sposobnost razvijanja sončnih žarkov, ker veriga DNA, ki jo imajo, ki kodira dodaten melanin, obstaja, vendar je ni več mogoče aktivirati. Taka sposobnost ljudi na splošno prenašati ultravijolično (UV) svetlobo je močno zmanjšana.Po mikroskopskem pregledu je eumelanin videti rjav, z drobnozrnatim videzom. Snov ne razprši svetlobe v znatni meri, saj pričakujemo nekaj, kar se zdi temno. Posamezne granule melanina imajo največji premer približno 800 nanometrov ali nekaj manj kot eno milijoninko metra (kar ustreza tisočinki milimetra). To ločuje melanin od nekaterih pogostih presnovkov pigmentov v krvi, ki so običajno večji in bolj razpršijo svetlobo in so zelene, rumene ali rdeče-rjave barve v nasprotju z navadno rjavo od melanin.
Funkcija melanina
Namen Melanina nima nič skupnega s človeško nečimrnostjo in z zaščito organizma. UV-sevanje sonca je dobro znana rakotvorna snov in pri dovolj visoki izpostavljenosti lahko privede do številnih sorodnih vrst melanoma, ki so maligne bolezni kože. Melanomi so lahko usodni; od približno 54.000 Američanov, ki jim vsako leto diagnosticirajo melanom, približno 8.000 umre zaradi njega. Tveganje za maligni melanom pri ljudeh evropskega porekla je desetkrat večje kot pri Afroamerikancih.
Nekateri ljudje in živali imajo v telesu zelo malo melanina. Ta bolezen je znana kot albinizem, zaradi česar so prizadete osebe bolj dovzetne za UV-sončne poškodbe.
Melanin in pigmentacija kože
Ko se melanin proizvaja v melanocitih, se ta pigment pakira v zrnca, za razliko od načina pakiranja zelenega pigmenta klorofila v posebne celične "posode" v rastlinah. Ko jo stimulira UV svetloba, katere skupna raven se v določenih letnih časih v večjem delu sveta poveča, medtem ko se v drugi pa melanociti proizvajajo več in večje zrnca, kar omogoča, da se koža ljudi poleti prilagodi in postane "zagorela". Kot vendar je pri nekaterih ljudeh ta sposobnost genetsko omejena in v nekaterih primerih skoraj odsotna, pri drugih pa v bistvu odveč. Nedvomno ste videli ljudi, ki so znano nagnjeni k sončnim opeklinam in so morda tudi sami takšni: Ljudje, ki so opisani kot "svetlopolti" in so pogosto pegasti z rdečim odtenkom las. Takšni posamezniki kot skupina imajo najmanj učinkovito obrambo pred UV-sevanjem in jim svetujemo posebno vztrajanje pri izogibanju sončnim zahodom brez kreme za sončenje, ki lahko znatno izloči škodljivo UV sevanje obseg.
Pigmentacija kože in človeški razvoj
Čeprav premalo melanina v koži lahko posameznike izpostavi večjemu tveganju za sončne opekline in kožo pri malignih boleznih so ljudje z nenavadno visoko vsebnostjo melanina v telesu lahko nagnjeni k vitaminu D pomanjkanje. To je zato, ker je glavni vir tega vitamina v telesu pravzaprav naravni predhodnik vitamina D, ki se pod vplivom sončne svetlobe pretvori v aktivno obliko vitamina. Ker temnejše površine ponavadi odsevajo in ne absorbirajo UV sevanja, ljudje s temnejšo kožo absorbirajo manjši del UV sevanja, ki so jim izpostavljeni kot drugi. V nekem smislu to predstavlja enega izmed neštetih evolucijskih kompromisov, ki so prikazani v svetu živih bitij.
Ko so se potomci sodobnih ljudi prvič preselili na odprte prostore pod pokrovom dreves, da bi lovili in iskali vodo, so se izpostavili več sončni svetlobi. Pri tem so očitno morali prenašati ne le več svetlobe, temveč tudi dodatno toploto, ki je bila z njo povezana. Da bi se ob večji izpostavljenosti soncu ohladili, je to pomenilo močnejše in učinkovitejše potenje. Da bi kožo popolili z večjo gostoto znojnih žlez, je moralo iti nekaj drugega in to "nekaj" so bili lasje. Ljudje imajo očitno še vedno dlake na rokah, nogah in trupih (nekateri precej več kot drugi), toda v primerjavi z drugimi opicami so ljudje izgubili skoraj vse dlake na telesu. Zaradi tega je bila koža zgodnjih ljudi, ki je bila sposobna za znojenje, bolj dovzetna za sončne poškodbe. Ta obrat je spodbudil povečanje depozitov melaninskih granul, ki ga danes opažamo na tropskih zemljepisnih širinah.
Pomanjkanje vitamina D je bilo omenjeno kot neželena posledica preveč melanina v koži. Vitamin D je potreben, da črevesje najučinkoviteje absorbira elemente kalcij in fosfor. Oboje je potrebno za pravilno rast in vzdrževanje kosti. Čeprav je nekaj vitamina D mogoče pridobiti iz prehranskih virov, kot so rumenjaki in nekatere ribe, se 90 odstotkov v koži sintetizira iz derivatov holesterola. Vitamin D torej ni potreben samo za celovitost okostja, temveč je lahko tudi v pomoč pri preprečevanju nekaterih oblik raka.
Druge uporabe melanina
Leta 2017 je skupina znanstvenikov na Kalifornijski univerzi v San Diegu prejela 7,5 milijona dolarjev nepovratnih sredstev za proučevanje potencialne uporabe melanina, o kateri so teoretizirali, vendar je ni nikoli formalno zasledovali. Znanstveniki, ki so sodelovali pri projektu, so upali, da bodo zaporedje reakcij, povezanih s sintezo melanina, spoznali na globlji ravni, kot je bilo prej, in razumeti več o različnih vrstah melanina samih v upanju, da bodo nadaljevali sintezo sorodnih kemikalij z nekaterimi znanimi zaščitnimi sposobnostmi melanin ima. Sposobnost ponudbe nebioloških materialov enakih osnovnih zaščit pred sončnimi poškodbami, ki jih daje melanin živim bitjem očitno predstavljalo prednost v različnih vrstah panog, saj je sončna škoda na barvah in različnih storitvah skorajda univerzalna skrb.