מלנין

מלנין (Melanin) הוא צבען חום-שחור המופרש מתאים באפידרמיס הקרויים מלנוציטים (Melanocytes).
המלנין הוא פולי-קווינון  poly-quinone, מולקולה בעלת מערכת קשרים כפולים מצומדים: מערכת זו מאפשרת בליעת אור בטווח רחב של אורכי גל.
מלנין בולע קרינה באורכי גל קצרים (בעיקר קרינה על-סגולה) ובכך מגן על הגוף מפני הקרינה. ככל שאדם נחשף יותר לאור השמש, כך מפרישים המלנוציטים יותר מלנין והופכים את העור לכהה; זהו מקורה של תופעת השיזוף.
המלנין נמצא בעיקר בעור, שם הוא משפיע על צבע העור, אך הוא מצוי גם בשיער ובעיניים. צבע עיניים כחול מעיד על ריכוז נמוך של מלנין בעיניים, או במקרה של שיער, שיער בלונדיני מראה על ריכוז מלנין נמוך. שומות ונמשים נגרמים על ידי הצטברות של מלנין. ככל שריכוז המלנין עולה, כך מתכהים השיער והעיניים.
שני סוגי מלנין עיקריים מיוצרים במלנוזום: אומלנין (eumelanin), שצבעו שחור-חום, ופאומלנין (pheomelanin), שצבעו צהוב-אדום, ואחראי לצבע שיער ג'ינג'י.
מלנין הוא חומר שאינו מסיס במים, וסופג אורכי גל שונים, כולל  בתחומי קרינות ה-UVA וה-UVB. מלנין מגן על ה-DNA מפגיעות מי חמצן בו, אך למרות זאת, בסופו של דבר, הפיגמנט המעוּרר מעביר את האנרגיה שנספגה אל ה-DNA, בין אם דרך רדיקלים חופשיים, ובין אם בדרכים אחרות, שעדיין לא ידועות במלואן. העברת האנרגיה ל-DNA עלולה לגרום להופעת מוטציות.

כימיה

המלנין נוצר מחומצת האמינו טירוזין על ידי חמצון הטירוזין הקושר אטום חמצן בפחמן 5 של טבעת השייר, וסגירת הקצה האמיני לטבעת מחומשת על ידי חיבורו לפחמן 2 של טבעת השייר.

פעולת המלנין בעור האדם

מלנוציטים מכניסים גרעיני מלנין לתוך שלפוחיות תאיות מתמחות הנקראות מלנוזומים. אלה מועברות לתוך תאי הקרטין באפידרמיס האנושי. בכל תא שקולט את המלנין מצטברים המלנוזומים סביב גרעין התא, שם הם מגינים על הדי-אנ-איי הגרעיני ממוטציות שנגרמות על ידי הקרינה המייננת של קרני השמש העל-סגולות. בהכללה, אנשים שאבותיהם חיו תקופות ממושכות באזורי קו המשווה, עורם מכיל כמויות גדולות יותר של מלנין. 
לא כל השפעות המלנין הן בעלות יתרון לגוף האדם. פיגמנטציה מגדילה את עומס החום באקלים חם, ואנשים כהי עור קולטים 30% יותר מחום השמש מאשר אנשי בהירי עור, אם כי אפקט זה עשוי להתאזן על ידי הזעה רבה יותר. באקלים קר, עור כהה מפסיד חום רב יותר. פיגמנטציה גם מגבילה את הסינתזה של ויטמין D כך שבאזורים בהם התזונה לקויה, ילדים כהי עור נמצאים בסיכון מוגבר לרככת מאשר ילדים בהירי עור.

מקורות אבולוציוניים של הצטברות מלנין בעור האדם

באדם הקדמון התפתח עור כהה לפני כ-1.2 מיליון שנה. מוטציות שגרמו להופעת עור כהה שרדו בהצלחה רבה יותר לאחר נשירת שיער הגוף, מכיוון שללא שיער הגוף הצטברו נזקי הקרינה באופן משמעותי יותר, ומוטציות כאלה הגנו על נשאיהן. בני אדם מוקדמים יותר היו בעלי עור בהיר תחת פרוותם, בדומה לזה שקיים בקרב פרימטים אחרים. האדם שהאנטומיה שלו היא הקרובה ביותר לזה של אדם בן זמננו, התפתח באפריקה לפני 200,000-100,000 שנה ויישב את יתר חלקי העולם בתקופת הזמן שבין 80,000-50,000 שנה לפני זמננו. במהלך יישוב העולם, הזדווג האדם עם מיני אדם קדמון אחרים, בהם ניאנדרטלים, דניסובים ואולי אחרים. סביר שלאדם שיצא מאפריקה היו בעורו כמויות מלנין רבות, שייצרו עור כהה יותר, בדומה לבני האדם החיים באפריקה בימינו, אך עם הגירתם של בני ההומו סאפיינס לאירופה ולאסיה, לאזורים בהם קרינה השמש פחות אינטנסיבית, פחתו לחצי הברירה האבולוציוניים  שהביאו לייצור מלנין בקרב בני האדם באפריקה. כך נוצר טווח רחב יותר של כהות ובהירות העור האנושי - משחור ועד לבן.

השפעות

עורם של אנשים שהיגרו לכיוון קו המשווה מתכהה יותר, עקב חשיפה לקרינת על-סגול, וכך עורם מקבל הגנה רבה יותר. כאמור, זה מקורה של תופעת השיזוף. אנשים כהי עור, שעורם מייצר כמויות גדולות יותר של מלנין (מהסוג אימלנין - eumelanin), מוגנים טוב יותר מפני כוויות שמש והתפתחות מלנומה, צורה קטלנית בפוטנציה של סרטן העור, כמו גם בעיות בריאות אחרות הקשורות לחשיפה לקרינת שמש מרובה. מלנין בעין מגן מפני קרינת על-סגול וקרינה אחרת של אור נראה בתדרים גבוהים. אנשים עם עיניים אפורות, כחולות וירוקות נמצאים בסכנה רבה יותר ללקות בבעיות עיניים הקשורות לשמש. עדשת העין מצהיבה עם השנים, וכך מספקת הגנה נוספת. ייתכן שלמלנין יש גם תפקיד בהגנה על פנים התא על ידי בידוד תוך-תאי של יוני מתכת רעילים.