Меланін - це назва біологічного пігменту, який визначає загальний колір шкіри та волосся у людини. Форми меланіну відповідають за забарвлення у всьому світі тварин; наприклад, забарвлення крил у птахів виробляється меланіном. Крім того, клітини, що виробляють меланін, звані меланоцитами, можуть збільшувати або знижувати рівень меланіну виробництво у відповідь на зміни у зовнішньому середовищі (наприклад, збільшення або зменшення сонця контакт).
Хоча меланін досі відомий головним чином своєю роллю у фізіології, дослідники почали досліджувати речовина та її похідні, щоб визначити, чи меланін може застосовуватись у різних варіантах галузей.
Синтез меланіну
Меланін виробляється клітинами меланоцитів в епідермісі або крайньому шарі шкіри (більш товстий і жорсткий шар внизу називається дермою). Ці меланоцити лежать у найнижчому шарі епідермісу, який називається прошарком базальний або «базальний шар». Меланін буває декількох підтипів, найпоширенішим є еумеланін і вторинний тип, відомий як феомеланін.
Меланін - хімічна речовина з досить низькою молекулярною масою (318,3 г / моль, менше ніж удвічі більше, ніж глюкози). Його молекулярна формула - С18H10N2О4. Люди з темнішою шкірою насправді не мають більше меланоцитів, ніж люди зі світлою шкірою; натомість у людей із темнішою шкірою включається вища частка генів меланоцитів, які відповідають за вироблення меланіну. Це означає, що у темношкірих людей на клітину виробляється набагато більше меланіну, а не у темношкірих людей більше клітин, що дають однаковий рівень виходу. Це має важливі наслідки в еволюційній антропології, тому що це припускає, що світлі шкіряні європейські жителі Росії сьогодні поділяють глибокі предки з жителями Африки, чия шкіра сьогодні залишається темнішою завдяки різному навколишньому середовищу умови. Багато людей з Північно-Західної Європи втратили здатність виробляти сонячні засмаги, тому що нитка ДНК, яка у них кодує додатковий меланін, існує, але більше не може бути активована. Здатність таких людей переносити ультрафіолетове (УФ) світло в цілому різко знижується.
При мікроскопічному дослідженні еумеланін виглядає коричневим, з дрібнозернистим виглядом. Речовина не розсіює світло помітно, оскільки очікується щось, що здається темним. Окремі гранули меланіну мають максимальний діаметр близько 800 нанометрів, або трохи менше однієї мільйонної частини метра (що еквівалентно, одна тисячна міліметра). Це відрізняє меланін від деяких загальних метаболітів пігментів у крові, які, як правило, більші і більше розсіюють світло, і мають зелений, жовтий або червоно-коричневий колір на відміну від звичайного коричневого меланін.
Функція меланіну
Призначення Меланіна не має нічого спільного з людською суєтою, а все, що стосується захисту організму. Ультрафіолетове випромінювання від сонця є добре відомим канцерогеном, і при досить сильному впливі може призвести до низки пов’язаних типів меланоми, які є злоякісними захворюваннями шкіри. Меланоми можуть призвести до летального результату; з приблизно 54000 американців, яким щорічно діагностується меланома, близько 8000 помирають від неї. Ризик злоякісної меланоми серед людей європейського походження в 10 разів перевищує ризик афроамериканців.
Деякі люди та тварини мають зовсім небагато меланіну в організмі. Цей стан відомий як альбінізм, і внаслідок цього постраждалі люди стають більш вразливими до ультрафіолетового пошкодження.
Меланін і пігментація шкіри
Коли меланін виробляється в меланоцитах, цей пігмент розфасовується у гранули, на відміну від способу упаковки зеленого пігменту хлорофілу у спеціалізовані внутрішньоклітинні «контейнери» на рослинах. При стимуляції ультрафіолетовим світлом, загальний рівень якого зростає у більшості частин світу у певні пори року, зменшуючись у інші, меланоцити виробляють все більше і більше гранул, що дозволяє шкірі людей адаптуватися протягом літа і ставати "засмаглою". Як проте відзначається, що у деяких людей ця здатність генетично обмежена і в деяких випадках майже відсутня, тоді як у інших вона по суті зайвий. Ви, безсумнівно, бачили людей, які, як відомо, схильні до сонячних опіків і, можливо, самі є такими: Люди, яких називають "світлошкірими" і які часто мають ластовиння з рудим відтінком волосся. Такі люди, як група, мають найменш ефективний захист від ультрафіолетового випромінювання, і їм рекомендують спеціально наполягати на тому, щоб не виходити на сонце без сонцезахисного крему, який може значно відфільтрувати шкідливе УФ-випромінювання міра.
Пігментація шкіри та еволюція людини
Хоча занадто мало меланіну в шкірі може піддавати людей підвищеному ризику сонячних опіків та шкіри злоякісні пухлини, люди з незвично високим рівнем меланіну в організмі можуть мати схильність до вітаміну D дефіцит. Це пов’язано з тим, що основним джерелом цього вітаміну в організмі є насправді природний попередник вітаміну D, який під дією сонячних променів перетворюється в активну форму вітаміну. Оскільки темні поверхні, як правило, відображають, а не поглинають УФ-випромінювання, люди з більш темною шкірою поглинають меншу частку УФ-випромінювання, якому вони піддаються, ніж інші. У певному сенсі це являє собою один з незліченних еволюційних компромісів, що демонструються у світі живих істот.
Коли нащадки сучасних людей вперше перебралися на відкриті простори з-під покриву дерев, щоб полювати і шукати води, вони піддавались більшому сонячному світлу. В процесі цього вони, очевидно, повинні були переносити не просто більше світла, а додаткове тепло, яке з ним йшло. Для того, щоб зберігати прохолоду в умовах більшого впливу сонця, це означало можливість поту і ефективніше потіти. Щоб присипати шкіру більш високою щільністю потових залоз, потрібно було щось інше, і це «щось» було волоссям. У людей явно все ще є волосся на руках, ногах і тулубах (деякі значно більше, ніж інші), але в порівнянні з іншими мавпами люди втратили практично все волосся на тілі. Як наслідок, шкіра ранньої людини, здатна до поту, залишилася більш сприйнятливою до сонячних пошкоджень. Цей поворот спричинив збільшення відкладень гранул меланіну, яке зараз спостерігається в тропічних широтах.
Дефіцит вітаміну D згадується як небажаний наслідок надмірної кількості меланіну в шкірі. Вітамін D необхідний кишечнику для найбільш ефективного засвоєння елементів кальцію та фосфору. Обидва вони необхідні для правильного росту та підтримки кісток. Хоча частина вітаміну D може бути отримана з дієтичних джерел, таких як яєчні жовтки та певна риба, 90 відсотків синтезується в шкірі з похідних холестерину. Отже, вітамін D необхідний не тільки для цілісності скелета, він також може бути корисним у профілактиці деяких форм раку.
Інше використання меланіну
У 2017 році група вчених з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго отримала грант у розмірі 7,5 мільйона доларів на вивчення можливого використання меланіну, про яке теоретизували, але офіційно не переслідували. Вчені, які брали участь у проекті, сподівались дізнатися послідовність реакцій, що беруть участь у синтезі меланіну, на більш глибокому рівні, ніж це було раніше, і зрозуміти більше про самі різні типи меланіну в надії продовжити синтез споріднених хімічних речовин з деякими з відомих захисних властивостей меланін. Можливість пропонувати небіологічні матеріали тим самим основним засобам захисту від пошкодження сонцем, які меланін надає живим істотам однозначно було б активом у різних галузях промисловості, оскільки сонячна шкода фарби та різноманітних послуг є майже універсальною занепокоєння.