Vad är syftet med melanin?

Melanin är namnet på det biologiska pigmentet som avgör den allmänna färgen på hud och hår hos människor. Former av melanin är ansvariga för färgning i hela djurvärlden; till exempel produceras vingfärgning hos fåglar av melanin. Dessutom kan cellerna som producerar melanin, som kallas melanocyter, öka eller minska deras nivåer av melanin produktion som svar på förändringar i den yttre miljön (till exempel en ökning eller minskning av solen exponering).

Även om melanin fortfarande är känt främst för sin roll i fysiologi, har forskare börjat undersöka ämnet och dess derivat för att avgöra om melanin kan ha tillämpningar i en mängd olika industrier.

Melanin produceras av melanocytceller i epidermis, eller det yttersta hudskiktet (det tjockare, hårdare skiktet nedan kallas dermis). Dessa melanocyter ligger i epidermis nedre skikt, kallat stratum basale eller "basal lager". Melanin finns i flera undertyper, den vanligaste är eumelanin och en sekundär typ som kallas feomelanin.

Melanin är en kemikalie med relativt låg molekylvikt (318,3 g / mol, mindre än dubbelt så hög som glukos). Dess molekylformel är C

Vid mikroskopisk undersökning verkar eumelanin vara brunt med ett finkornigt utseende. Ämnet sprider inte ljus i märkbar utsträckning, eftersom man förväntar sig något som verkar mörkt. De enskilda melaninkornen har en maximal diameter på cirka 800 nanometer, eller lite under en miljonedel av en meter (motsvarande en tusendels millimeter). Detta skiljer melanin från några vanliga metaboliter av pigment i blodet, som tenderar att vara större och sprider ljus mer och är gröna, gula eller rödbruna till skillnad från den vanliga bruna av melanin.

Melanins syfte har inget att göra med mänsklig fåfänga och allt att göra med att skydda organismen. UV-strålning från solen är ett välkänt cancerframkallande ämne, och i tillräckligt hög exponering kan det leda till ett antal relaterade typer av melanom, som är maligniteter i huden. Melanom kan vara dödliga; av de cirka 54 000 amerikaner som diagnostiseras med ett melanom varje år dör cirka 8 000 av det. Risken för malignt melanom hos personer med europeisk härkomst är tio gånger så stor som för afroamerikaner.

Vissa människor och djur har alls lite melanin i kroppen. Detta tillstånd kallas albinism och resulterar i att drabbade personer är mer utsatta för UV-solskador.

När melanin produceras i melanocyter förpackas detta pigment i granuler, inte till skillnad från hur det gröna pigmentet klorofyll förpackas i specialiserade intracellulära "behållare" i växter. När det stimuleras av UV-ljus, vars totala nivå ökar i de flesta delar av världen vid vissa tider av året medan den minskar i andra, melanocyter producerar fler och större granuler, vilket gör att människors hud kan anpassa sig under sommaren och bli "solbränd". Som konstaterade dock att hos vissa människor är denna förmåga genetiskt begränsad och i vissa fall nästan frånvarande, medan den hos andra människor i huvudsak är överflödig. Du har utan tvekan sett människor som är berömda för solbrännskador, och kanske är en själv: Människor som beskrivs som "ljushudade" och som ofta är fräkna med en röd hårfärg. Sådana individer som en grupp har det minst effektiva försvaret mot UV-strålning och rekommenderas med special insistera på att undvika att gå ut i solen utan solskyddsmedel, vilket kan filtrera bort skadlig UV-strålning till en betydande utsträckning.

Medan för lite melanin i huden kan utsätta individer för högre risk för solbränna och hud maligniteter, personer med ovanligt höga nivåer av melanin i kroppen kan vara predisponerade för D-vitamin brist. Detta beror på att huvudkällan för detta vitamin i kroppen faktiskt är en naturlig vitamin D-föregångare som omvandlas till den aktiva formen av vitaminet under påverkan av solljus. Eftersom mörkare ytor tenderar att reflektera snarare än att absorbera UV-strålning, absorberar människor med mörkare hud en mindre del av UV-strålningen de utsätts för än andra. På sätt och vis representerar detta en av otaliga evolutionära avvägningar som visas i levande tingens värld.

När avkommorna från moderna människor först flyttade in i öppna utrymmen från trädskyddet för att jaga och söka vatten utsattes de för mer solljus. Under processen var de uppenbarligen tvungna att kunna tolerera inte bara mer ljus utan den extra värme som följde med det. För att hålla sig sval i samband med större exponering för sol innebar detta att kunna svettas mer kraftigt och effektivt. Att peppa huden med en högre täthet av svettkörtlar, måste något annat gå, och att "något" var hår. Människor har tydligt fortfarande hår på armar, ben och stammar (vissa betydligt mer än andra) men jämfört med andra apor har människor tappat nästan allt kroppshår. Som ett resultat lämnades tidigt människors nyligen svettbara hud mer mottaglig för skador från solen. Detta stimulerade i sin tur ökningen av melaninkorniga avlagringar som nu observerats vid tropiska breddgrader.

D-vitaminbrist har nämnts som en oönskad följd av för mycket melanin i huden. D-vitamin krävs för att tarmarna ska absorbera elementen kalcium och fosfor effektivt. Båda dessa krävs för korrekt tillväxt och underhåll av ben. Även om en del D-vitamin kan härledas från kostkällor som äggulor och viss fisk, syntetiseras 90 procent i huden från kolesterolderivat. Inte bara behövs vitamin D därför för skelettets integritet, det kan också vara till hjälp för att förhindra vissa former av cancer.

År 2017 fick en grupp forskare vid University of California i San Diego ett anslag på 7,5 miljoner dollar för att studera potentiell användning av melanin som har teoretiserats men aldrig formellt bedrivits. Forskarna som var involverade i projektet hoppades kunna lära sig sekvensen av reaktioner som är involverade i melaninsyntes på en djupare nivå än vad som tidigare bedrivits och att förstå mer om de olika typerna av melanin själva i hopp om att driva syntesen av relaterade kemikalier med några av de kända skyddsfunktionerna melanin har. Förmågan att erbjuda icke-biologiska material några av samma grundläggande skydd mot solskador som melanin ger levande saker skulle helt klart vara en tillgång i olika typer av industrier, eftersom solskador på färg och olika tjänster är nästan universella oro.