La melanina è il pigmento naturale che determina il colore della pelle e dei capelli umani ed è responsabile della colorazione di innumerevoli animali, dai modelli delle ali degli uccelli alla pelliccia dei mammiferi.
Sebbene la funzione primaria della melanina sia fisiologica, gli scienziati stanno esplorando sempre più il suo potenziale in settori quali la protezione solare, la scienza dei materiali e la biomedicina.
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La melanina è prodotta dai melanociti situati nello strato basale dell'epidermide. I due tipi principali sono l'eumelanina (marrone scuro/nero) e la feomelanina (giallo-rossastro). La formula molecolare del pigmento è C18 H10 N2 O4 (peso molecolare 318,3 g/mol). Le persone con la pelle più scura non hanno più melanociti; invece, i loro melanociti esprimono livelli più elevati di geni che guidano la sintesi della melanina, con conseguente maggiore pigmento per cellula.
Sotto l’esposizione ai raggi UV, i melanociti aumentano sia il numero che la dimensione dei granuli di melanina, permettendo alla pelle di abbronzarsi. Le variazioni genetiche nella produzione di melanina spiegano perché molti nordeuropei non riescono ad abbronzarsi e hanno una ridotta tolleranza ai raggi UV.
Il ruolo principale della melanina è quello di proteggere la pelle dalle radiazioni ultraviolette (UV), un noto cancerogeno che può causare il melanoma. Negli Stati Uniti, ogni anno a circa 54.000 persone viene diagnosticato il melanoma e circa 8.000 ne muoiono. L'incidenza del melanoma è circa dieci volte maggiore negli individui di origine europea rispetto agli afroamericani.
L'albinismo, una condizione ereditaria che riduce gravemente la melanina, rende gli individui molto più vulnerabili ai danni UV, sottolineando l'importanza protettiva della melanina.
La migrazione umana dagli ambienti boscosi ai paesaggi aperti e illuminati dal sole ha aumentato l’esposizione ai raggi UV. Per far fronte, i primi esseri umani svilupparono una maggiore densità delle ghiandole sudoripare e una riduzione dei peli del corpo, che lasciarono la pelle più esposta. Il compromesso evolutivo è stato l'aumento della produzione di melanina alle latitudini tropicali, migliorando la protezione UV.
Tuttavia, livelli elevati di melanina possono impedire la conversione della pelle dei precursori della vitamina D, portando potenzialmente a una carenza di vitamina D. Un'adeguata quantità di vitamina D è essenziale per l'assorbimento di calcio e fosforo, per la salute delle ossa e può ridurre alcuni rischi di cancro.
Nel 2017, i ricercatori dell’Università della California, a San Diego, hanno ricevuto una sovvenzione di 7,5 milioni di dollari per studiare la chimica della melanina ed esplorare analoghi sintetici che potrebbero offrire a materiali non biologici proprietà di protezione UV simili. Tali progressi potrebbero prolungare la durata di vita di vernici, plastica e pannelli solari, affrontando le preoccupazioni diffuse sul degrado dei raggi UV.
Man mano che la ricerca approfondisce la nostra comprensione dei percorsi di sintesi e dei meccanismi protettivi della melanina, il potenziale del pigmento si estende oltre la biologia fino a raggiungere soluzioni tecnologiche all'avanguardia.
