จุดประสงค์ของเมลานินคืออะไร?

เมลานินเป็นชื่อของเม็ดสีชีวภาพที่กำหนดสีผิวและเส้นผมโดยทั่วไปของมนุษย์ รูปแบบของเมลานินมีหน้าที่ในการสร้างสีทั่วทั้งโลกของสัตว์ ตัวอย่างเช่น สีปีกของนกเกิดจากเมลานิน นอกจากนี้ เซลล์ที่ผลิตเมลานินที่เรียกว่าเมลาโนไซต์ สามารถเพิ่มหรือลดระดับเมลานินได้ การผลิตเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอก (เช่น การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของแสงแดด การรับสัมผัสเชื้อ).

แม้ว่าเมลานินจะยังคงเป็นที่รู้จักส่วนใหญ่สำหรับบทบาทในด้านสรีรวิทยา แต่นักวิจัยได้เริ่มตรวจสอบ สารและอนุพันธ์เพื่อตรวจสอบว่าเมลานินอาจมีการใช้งานในลักษณะต่างๆ ที่แตกต่างกันหรือไม่ อุตสาหกรรม

เมลานินผลิตโดยเซลล์เมลาโนไซต์ในชั้นหนังกำพร้าหรือชั้นนอกสุดของผิวหนัง (ชั้นที่หนาและแข็งกว่าที่อยู่ด้านล่างเรียกว่าหนังแท้) เมลาโนไซต์เหล่านี้อยู่ในชั้นล่างสุดของหนังกำพร้า เรียกว่า stratum basale หรือ "basal layer" เมลานินมีหลายชนิดย่อย ได้แก่ ยูเมลานินที่พบมากที่สุดและชนิดรองที่เรียกว่า known ฟีโอเมลานิน

เมลานินเป็นสารเคมีที่มีมวลโมเลกุลค่อนข้างต่ำ (318.3 ก./โมล น้อยกว่ากลูโคส 2 เท่า) สูตรโมเลกุลของมันคือ C₁₈โฮ₁₀นู๋₂โอ₄. คนที่มีผิวคล้ำจริง ๆ แล้วไม่มีเมลาโนไซต์มากกว่าคนผิวขาว แต่ในคนที่มีผิวคล้ำ ยีนในเมลาโนไซต์ที่มีหน้าที่ในการผลิตเมลานิน ซึ่งหมายความว่ามีการผลิตเมลานินมากขึ้นต่อเซลล์ในคนผิวคล้ำ ไม่ใช่ว่าคนผิวคล้ำจะมีเซลล์มากขึ้นโดยให้ผลผลิตในระดับเดียวกัน สิ่งนี้มีนัยสำคัญในมานุษยวิทยาวิวัฒนาการ เพราะมันแสดงให้เห็นว่าคนยุโรปที่มีผิวสีแทนของ วันนี้มีบรรพบุรุษร่วมกันกับผู้คนในแอฟริกาซึ่งผิวยังคงเข้มขึ้นในปัจจุบันด้วยสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เงื่อนไข ผู้คนจำนวนมากจากยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือสูญเสียความสามารถในการพัฒนาผิวสีแทนเพราะว่าสาย DNA ที่พวกมันมีรหัสสำหรับการสร้างเมลานินเพิ่มเติมมีอยู่แต่ไม่สามารถเปิดใช้งานได้อีกต่อไป ความสามารถของคนดังกล่าวในการทนต่อแสงอัลตราไวโอเลต (UV) โดยทั่วไปลดลงอย่างรวดเร็ว

เมื่อตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ ยูเมลานินจะมีสีน้ำตาลและมีเนื้อละเอียด สารนี้ไม่กระจายแสงในระดับที่สามารถประเมินค่าได้ อย่างที่เราคาดหวังจากบางสิ่งที่ดูมืดมิด เม็ดเมลานินแต่ละเม็ดมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดประมาณ 800 นาโนเมตร หรือน้อยกว่าหนึ่งในล้านของเมตรเพียงเล็กน้อย (เท่ากับหนึ่งในพันของมิลลิเมตร) สิ่งนี้ทำให้เมลานินแตกต่างจากเมตาโบไลต์ทั่วไปของเม็ดสีในเลือด ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะมีขนาดใหญ่ขึ้น และกระจายแสงมากขึ้น และมีสีเขียว เหลือง หรือน้ำตาลแดง ต่างจากสีน้ำตาลธรรมดาของ เมลานิน

จุดประสงค์ของเมลานินไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับความไร้สาระของมนุษย์และทุกอย่างเกี่ยวกับการปกป้องสิ่งมีชีวิต รังสี UV จากดวงอาทิตย์เป็นสารก่อมะเร็งที่รู้จักกันดี และหากได้รับรังสีมากเกินไป อาจนำไปสู่มะเร็งผิวหนังได้หลายประเภทที่เกี่ยวข้องกัน เมลาโนมาอาจถึงแก่ชีวิตได้ จากชาวอเมริกันประมาณ 54,000 คนที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นมะเร็งผิวหนังทุกปี ประมาณ 8,000 คนเสียชีวิตจากโรคนี้ ความเสี่ยงของมะเร็งเมลาโนมาในคนเชื้อสายยุโรปมีมากกว่าชาวแอฟริกันอเมริกันถึง 10 เท่า

คนและสัตว์บางชนิดมีเมลานินในร่างกายน้อยมาก ภาวะนี้เรียกว่าภาวะผิวเผือก (albinism) และส่งผลให้ผู้ประสบภัยมีความเสี่ยงที่จะถูกทำลายจากแสงแดดด้วยรังสี UV

เมื่อสร้างเมลานินในเมลาโนไซต์ เม็ดสีนี้จะถูกบรรจุเป็นเม็ดเล็กๆ ไม่ต่างจากวิธีที่คลอโรฟิลล์เม็ดสีเขียวบรรจุอยู่ใน "ภาชนะ" ภายในเซลล์เฉพาะในพืช เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงยูวี ระดับโดยรวมจะเพิ่มขึ้นในส่วนต่าง ๆ ของโลกในบางช่วงเวลาของปีในขณะที่ลดลงใน ส่วนอื่นๆ เซลล์เมลาโนไซต์จะผลิตแกรนูลขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งช่วยให้ผิวหนังของผู้คนปรับตัวได้ตลอดช่วงฤดูร้อนและกลายเป็น "ผิวสีแทน" เช่น อย่างไรก็ตาม ในบางคนความสามารถนี้มีจำกัดทางพันธุกรรมและในบางกรณีก็แทบไม่มีเลย ในขณะที่ในบางคนความสามารถนี้โดยพื้นฐานแล้ว ฟุ่มเฟือย. คุณไม่ต้องสงสัยเลยว่าคุณเคยเห็นคนที่มักถูกแดดเผาและบางทีอาจเป็นตัวคุณเอง: คนที่อธิบายว่า "ผิวขาว" และมักมีกระที่มีผมสีแดง บุคคลดังกล่าวเป็นกลุ่มมีการป้องกันรังสี UV ที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดและได้รับคำแนะนำเป็นพิเศษ ยืนกรานที่จะหลีกเลี่ยงการออกแดดโดยไม่ใช้ครีมกันแดดซึ่งสามารถกรองรังสี UV ที่เป็นอันตรายได้อย่างมีนัยสำคัญ ขอบเขต

ในขณะที่เมลานินในผิวหนังน้อยเกินไปอาจทำให้บุคคลเสี่ยงต่อการถูกแดดเผาและผิวหนังได้ มะเร็ง ผู้ที่มีระดับเมลานินในร่างกายสูงผิดปกติ อาจมีแนวโน้มที่จะได้รับวิตามินดี ขาด. ทั้งนี้เนื่องจากแหล่งหลักของวิตามินในร่างกายนี้แท้จริงแล้วเป็นสารตั้งต้นของวิตามินดีตามธรรมชาติซึ่งจะถูกแปลงเป็นรูปแบบของวิตามินที่ออกฤทธิ์ภายใต้การกระทำของแสงแดด เนื่องจากพื้นผิวสีเข้มมักจะสะท้อนแสงมากกว่าดูดซับรังสี UV ผู้ที่มีผิวคล้ำจึงดูดซับรังสี UV ที่พวกเขาสัมผัสได้น้อยกว่าคนอื่นๆ ในแง่หนึ่ง สิ่งนี้แสดงถึงการแลกเปลี่ยนวิวัฒนาการนับไม่ถ้วนที่แสดงอยู่ในโลกแห่งสิ่งมีชีวิต

เมื่อลูกหลานของมนุษย์สมัยใหม่ย้ายเข้ามาอยู่ในที่โล่งครั้งแรกจากใต้ต้นไม้เพื่อล่าสัตว์และแสวงหาน้ำ พวกเขาได้สัมผัสกับแสงแดดมากขึ้น ในกระบวนการนี้ เห็นได้ชัดว่าพวกเขาต้องสามารถทนต่อแสงที่มากกว่าเดิมได้ ไม่เพียงแต่ต้องทนต่อความร้อนที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น เพื่อที่จะรักษาความเย็นสบายในบริบทของการสัมผัสกับแสงแดดมากขึ้น นี่หมายถึงการสามารถขับเหงื่อได้อย่างล้นเหลือและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในการทำให้ผิวหนังมีต่อมเหงื่อแน่นขึ้น ต้องใช้อย่างอื่น และ "บางอย่าง" ก็คือเส้นผม เห็นได้ชัดว่ามนุษย์ยังคงมีขนที่แขน ขา และลำตัว (บางตัวมีขนมากกว่าตัวอื่นๆ มาก) แต่เมื่อเปรียบเทียบกับลิงชนิดอื่นแล้ว มนุษย์สูญเสียขนตามร่างกายแทบทั้งหมด ส่งผลให้ผิวหนังของมนุษย์ยุคแรกเริ่มมีความสามารถในการขับเหงื่อได้มีความอ่อนไหวต่อความเสียหายจากแสงแดดมากขึ้น สิ่งนี้กระตุ้นให้เกิดการสะสมของเม็ดเมลานินที่เพิ่มขึ้นซึ่งขณะนี้สังเกตเห็นได้ที่ละติจูดเขตร้อน

การขาดวิตามินดีได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นผลที่ไม่พึงประสงค์จากการสร้างเม็ดสีเมลานินมากเกินไปในผิวหนัง วิตามินดีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับลำไส้ในการดูดซึมธาตุแคลเซียมและฟอสฟอรัสได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ทั้งสองอย่างนี้จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการบำรุงรักษากระดูกอย่างเหมาะสม แม้ว่าวิตามินดีบางชนิดสามารถได้มาจากแหล่งอาหาร เช่น ไข่แดงและปลาบางชนิด แต่ 90% ถูกสังเคราะห์ในผิวหนังจากอนุพันธ์ของคอเลสเตอรอล วิตามินดีไม่เพียงแต่จำเป็นสำหรับความสมบูรณ์ของโครงกระดูกเท่านั้น แต่ยังอาจมีประโยชน์ในการป้องกันมะเร็งบางชนิดด้วย

ในปี 2560 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียแห่งซานดิเอโกได้รับทุนสนับสนุน 7.5 ล้านดอลลาร์เพื่อศึกษาการใช้เมลานินที่เป็นไปได้ซึ่งได้รับการสร้างทฤษฎีขึ้นมาแต่ไม่เคยดำเนินการอย่างเป็นทางการ นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับโครงการนี้หวังว่าจะได้เรียนรู้ลำดับของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เมลานินในระดับที่ลึกกว่าที่เคยดำเนินการมาก่อนหน้านี้ และเพื่อ ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเมลานินชนิดต่าง ๆ ให้มากขึ้นโดยหวังว่าจะดำเนินการสังเคราะห์สารเคมีที่เกี่ยวข้องพร้อมคุณสมบัติในการป้องกันที่ทราบกันดีอยู่แล้ว เมลานินก็มี ความสามารถในการนำเสนอวัสดุที่ไม่ใช่ชีวภาพในการปกป้องขั้นพื้นฐานแบบเดียวกันจากความเสียหายจากแสงแดดที่เมลานินให้สิ่งมีชีวิต ย่อมเป็นสินทรัพย์ในอุตสาหกรรมประเภทต่างๆ ได้อย่างชัดเจน เนื่องจากความเสียหายจากแสงอาทิตย์ต่อสีและบริการต่างๆ นั้นแทบจะเป็นสากล กังวล.