Melanin adalah salah satu pigmen utama yang ditemukan pada kulit manusia, yang menentukan warna kulit. Hal ini disintesis oleh melanosit, yang terletak pada kulit, mata, telinga, rambut, dan sistem saraf pusat dari tubuh manusia.

Selain memberikan warna, melanin memiliki beberapa fungsi lainnya juga. Fungsi yang paling penting adalah perlindungan kulit dari radiasi UV matahari, yang menyebabkan kanker kulit pada manusia. Melanin melindungi inti sel, sehingga mencegah kerusakan DNA akibat radiasi. Selain itu, ia juga terlibat dalam pendengaran.

Melanin Manusia pada dasarnya berisi dua polimer; (a) eumelanin, yang berwarna gelap coklat / hitam dan diproduksi dalam eumelanosom, dan (b) pheomelanin yang berwarna merah / kuning dan diproduksi dalam pheomelanosom. Biasanya, warna akhir kulit seseorang tergantung pada jenis dan jumlah melanin yang diproduksi dan bentuk, ukuran, dan, distribusi melanosom dalam kulit.

Apa itu Melanin

Melanin adalah polimer kompleks yang berasal dari asam amino tirosin. Melanin bertanggung jawab untuk menentukan warna kulit dan rambut dan hadir dalam kulit dengan derajat yang bervariasi, tergantung pada seberapa banyak populasi yang terpapar matahari secara historis.

Melanin adalah nama pigmen biologis yang menentukan warna umum kulit dan rambut pada manusia. Bentuk melanin bertanggung jawab untuk pewarnaan di seluruh dunia hewan; misalnya, warna sayap pada burung diproduksi oleh melanin. Selain itu, sel-sel yang memproduksi melanin, yang disebut melanosit, dapat meningkatkan atau menurunkan tingkat produksi melanin sebagai respons terhadap perubahan dalam lingkungan eksternal (misalnya, peningkatan atau penurunan paparan sinar matahari).

Meskipun melanin masih dikenal terutama karena perannya dalam fisiologi, para peneliti telah mulai menyelidiki zat dan turunannya untuk menentukan apakah melanin mungkin memiliki aplikasi dalam berbagai industri yang berbeda.

Sintesis melanin

Banyak langkah yang terlibat dalam biosintesis melanin. Langkah pertama adalah katalisis bahan kimia L-3,4-dihydroxyphenylalanine oleh tirosinase. Kurangnya tirosin dapat menyebabkan albinisme. Tirosin hanya ditemukan dalam sel khusus yang disebut melanosit, di dalamnya terdapat butiran kecil pigmen melanin yang terkandung dalam vesikel yang disebut melanosom.

Melanosom ini meninggalkan melanosit dan pindah ke sel lain di epidermis. Sebagian besar berwarna coklat atau hitam, endapan melanin menentukan pigmen kulit yang bervariasi tergantung pada jumlah dan distribusi melanosom. Selain menentukan warna kulit, melanin penyerap cahaya melindungi DNA terhadap radiasi UV dari matahari dan dianggap sebagai kandidat potensial dalam pengobatan melanoma.

Melanin diproduksi oleh sel-sel melanosit di epidermis, atau lapisan terluar kulit (lapisan yang lebih tebal dan lebih keras di bawahnya disebut dermis). Melanosit ini terletak di lapisan epidermis paling bawah, yang disebut stratum basale atau “lapisan basal.” Melanin datang dalam beberapa subtipe, yang paling umum adalah eumelanin dan tipe sekunder yang dikenal sebagai pheomelanin.

Melanin ditemukan di beberapa area tubuh manusia termasuk:

  • Kulit yang memberikan warna kulit
  • Rambut
  • Pupil atau iris mata
  • Stria vascularis pada telinga bagian dalam
  • Area otak, substantia nigra dan locus coeruleus
  • Medula dan zona reticularis kelenjar adrenal

Melanin adalah bahan kimia dengan massa molekul yang cukup rendah (318,3 g / mol, kurang dari dua kali lipat glukosa). Rumus molekulnya adalah C18H10N2O4. Orang dengan kulit yang lebih gelap sebenarnya tidak memiliki lebih banyak melanosit daripada orang yang berkulit lebih terang; sebaliknya, pada orang dengan kulit yang lebih gelap, fraksi gen melanosit yang lebih tinggi yang bertanggung jawab untuk produksi melan dinyalakan.

Ini berarti bahwa lebih banyak melanin diproduksi per sel pada orang berkulit gelap, bukan bahwa orang berkulit gelap memiliki lebih banyak sel yang menghasilkan tingkat output yang sama. Ini memiliki implikasi penting dalam antropologi evolusi, karena ini menunjukkan bahwa orang-orang Eropa berkulit lebih muda saat ini memiliki keturunan yang dalam dengan orang-orang Afrika yang kulitnya tetap lebih gelap sekarang berkat kondisi lingkungan yang berbeda.

Banyak orang dari Eropa Barat Laut telah kehilangan kemampuan untuk mengembangkan berjemur karena untai DNA yang mereka miliki bahwa kode untuk melanin tambahan ada tetapi tidak lagi dapat diaktifkan. Kemampuan orang seperti itu untuk mentolerir sinar ultraviolet (UV) secara umum berkurang tajam.

Setelah pemeriksaan mikroskopis, eumelanin tampak kecoklatan, dengan penampilan berbutir halus. Substansi tidak menyebarkan cahaya ke tingkat yang cukup, karena orang mengharapkan sesuatu yang tampak gelap. Masing-masing butiran melanin memiliki diameter maksimum sekitar 800 nanometer, atau sedikit di bawah sepersejuta meter (setara, seperseribu milimeter). Ini membedakan melanin dari beberapa metabolit umum pigmen dalam darah, yang cenderung lebih besar dan menyebarkan cahaya lebih banyak, dan berwarna hijau, kuning atau merah-coklat dibandingkan dengan cokelat melanin biasa.

Jenis melanin

Beberapa jenis melanin yang berbeda termasuk eumelanin, pheomelanin dan neuromelanin. Eumelanin ditemukan di rambut, kulit, dan area gelap di sekitar puting. Ini sangat melimpah di kalangan populasi kulit hitam dan memberikan pigmen hitam dan coklat pada rambut, kulit, dan mata.

Ketika eumelanin hanya hadir dalam jumlah kecil, rambut mungkin pirang.

Pheomelanin juga ditemukan di rambut dan kulit. Jenis melanin ini memberikan warna merah muda dan merah dan merupakan pigmen utama yang ditemukan di antara individu berambut merah. Jenis melanin ini tidak melindungi terhadap radiasi yang diinduksi radiasi UV seperti eumelanin.

Neuromelanin adalah bentuk melanin yang ditemukan di berbagai area otak dan hilangnya melanin ini dapat menyebabkan beberapa gangguan neurologis.

Fungsi Melanin

Tujuan Melanin tidak ada hubungannya dengan kesombongan manusia dan segala sesuatu yang berkaitan dengan melindungi organisme. Radiasi UV dari matahari adalah karsinogen yang terkenal, dan dalam paparan yang cukup tinggi dapat menyebabkan sejumlah jenis melanoma terkait, yang merupakan keganasan pada kulit. Melanoma bisa berakibat fatal; dari sekitar 54.000 orang Amerika yang didiagnosis dengan melanoma setiap tahun, sekitar 8.000 meninggal karenanya. Risiko melanoma ganas di antara orang-orang keturunan Eropa adalah 10 kali lipat dari orang Afrika-Amerika.

Beberapa orang dan hewan memiliki sedikit melanin di tubuhnya. Kondisi ini dikenal sebagai albinisme, dan mengakibatkan orang yang menderita lebih rentan terhadap kerusakan akibat sinar matahari UV.

Melanin dan Pigmentasi Kulit

Ketika melanin diproduksi dalam melanosit, pigmen ini dikemas menjadi butiran, tidak berbeda dengan cara klorofil pigmen hijau dikemas ke dalam “wadah” intraseluler khusus pada tanaman. Ketika distimulasi oleh sinar UV, tingkat total yang meningkat di sebagian besar dunia pada waktu-waktu tertentu tahun sementara menurun pada yang lain, melanosit menghasilkan lebih banyak butiran yang lebih besar, memungkinkan kulit manusia untuk beradaptasi selama musim panas dan menjadi ” berjemur.”

Namun, sebagaimana dicatat, pada beberapa orang kemampuan ini terbatas secara genetis dan dalam beberapa kasus hampir tidak ada, sementara pada orang lain itu pada dasarnya tidak berguna. Anda tidak perlu ragu melihat orang-orang yang terkenal rentan terhadap sengatan matahari, dan mungkin juga diri Anda sendiri: Orang-orang digambarkan sebagai “berkulit putih” dan yang sering berbintik-bintik dengan warna rambut merah. Individu seperti kelompok memiliki pertahanan yang paling tidak efektif terhadap radiasi UV dan disarankan dengan desakan khusus untuk menghindari keluar di bawah sinar matahari tanpa tabir surya, yang dapat menyaring radiasi UV berbahaya ke tingkat yang signifikan.

Pigmentasi Kulit dan Evolusi Manusia

Walaupun terlalu sedikit melanin di kulit dapat membuat individu berisiko lebih tinggi terkena terbakar sinar matahari dan keganasan kulit, orang dengan kadar melanin yang tinggi dalam tubuh mungkin cenderung mengalami defisiensi vitamin D. Ini karena sumber utama vitamin ini dalam tubuh sebenarnya adalah prekursor vitamin D alami yang diubah menjadi bentuk aktif vitamin di bawah aksi sinar matahari. Karena permukaan yang lebih gelap cenderung memantulkan daripada menyerap radiasi UV, orang dengan kulit yang lebih gelap menyerap sebagian kecil dari radiasi UV yang mereka paparkan daripada yang lain. Dalam arti tertentu, ini merupakan salah satu pertukaran evolusioner yang tak terhitung jumlahnya yang dipajang di dunia makhluk hidup.

Ketika keturunan manusia modern pertama kali pindah ke ruang terbuka dari bawah pepohonan untuk berburu dan mencari air, mereka mengekspos diri mereka pada lebih banyak sinar matahari. Dalam prosesnya, mereka jelas harus bisa mentolerir tidak hanya lebih banyak cahaya, tetapi panas tambahan yang menyertainya. Agar tetap dingin dalam konteks paparan sinar matahari yang lebih besar, ini berarti bisa berkeringat lebih banyak dan efektif. Untuk membumbui kulit dengan kelenjar keringat yang lebih tinggi, sesuatu yang lain harus pergi, dan “sesuatu” itu adalah rambut. Manusia jelas masih memiliki rambut di lengan, kaki, dan batangnya (beberapa jauh lebih banyak dari yang lain) tetapi dibandingkan dengan kera lain, manusia telah kehilangan hampir semua rambut tubuh mereka. Akibatnya, kulit manusia awal yang berkemampuan keringat lebih rentan terhadap kerusakan akibat sinar matahari. Ini pada gilirannya mendorong peningkatan deposit granul melanin yang sekarang diamati di garis lintang tropis.

Kekurangan vitamin D telah disebutkan sebagai konsekuensi yang tidak diinginkan dari terlalu banyak melanin di kulit. Vitamin D diperlukan untuk usus untuk paling efisien menyerap unsur-unsur kalsium dan fosfor. Kedua hal ini diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan tulang yang tepat. Meskipun beberapa vitamin D dapat berasal dari sumber makanan seperti kuning telur dan ikan tertentu, 90 persen disintesis di kulit dari turunan kolesterol. Karena itu, vitamin D tidak hanya dibutuhkan untuk integritas kerangka, tetapi juga dapat membantu mencegah beberapa bentuk kanker.

Penggunaan Melanin Lainnya

Pada tahun 2017, sekelompok ilmuwan di University of California di San Diego menerima hibah $ 7,5 juta untuk mempelajari potensi penggunaan melanin yang telah diteorikan tetapi tidak pernah dikejar secara formal. Para ilmuwan yang terlibat dalam proyek ini berharap untuk mempelajari urutan reaksi yang terlibat dalam sintesis melanin pada tingkat yang lebih dalam daripada yang telah dilakukan sebelumnya, dan untuk memahami lebih lanjut tentang berbagai jenis melanin sendiri dengan harapan mengejar sintesis bahan kimia terkait dengan beberapa dari kemampuan melanin yang dikenal memiliki. Kemampuan untuk menawarkan bahan-bahan non-biologis beberapa perlindungan dasar yang sama dari kerusakan akibat sinar matahari yang melanin berikan pada makhluk hidup jelas menjadi aset dalam berbagai jenis industri, karena kerusakan akibat sinar matahari pada cat dan berbagai layanan adalah masalah yang hampir universal.