معلومة

هل الميلانين يحمي البشر من أشعة جاما؟


من المعروف أن الفطريات المشعة تستخدم الميلانين للاستفادة من أشعة جاما. ومن المعروف أيضًا أن مادة الميلانين تحمي بشرة الإنسان من الأشعة فوق البنفسجية.

وبالتالي أتساءل عما إذا كان الميلانين يحمي الإنسان من أشعة جاما أيضًا؟

هل السود والبيض المدبوغون أقل عرضة لإشعاع جاما؟

http://web.archive.org/web/20080424001002/http://www.sciencenews.org/articles/20070526/fob5.asp


نظرًا لأنه يتضح من المصدر في سؤالك أن الميلانين يمكن أن يمتص الطاقة من أشعة جاما ، فإن التركيزات الأعلى منه ستقلل من طاقة أشعة جاما التي تمر عبر الجلد. ومع ذلك ، فإن هذا لن يوفر أي حماية نسبية حقيقية ، فإن أشعة جاما ستمر مباشرة عبر جلدك وتبدأ في إتلاف الحمض النووي.

أشعة جاما ذات تردد أعلى بثلاث مرات ، وبالتالي فهي تحمل طاقة أكثر بكثير من الأشعة فوق البنفسجية. بالطبع هناك أوجه قصور في نقل الطاقة ولكن نظرًا لأن الفطر لا ينمو بمعدل أسرع من حيث الحجم ، فمن العدل أن نقول إن الميلانين لا يمتص كل الطاقة في أشعة جاما.

نظرًا لأن الميلانين لا يمتص أشعة جاما بالكامل ، فإنها ستظل تمر عبر الجلد وستظل قادرة على إحداث تلف كبير في الحمض النووي.

لذا نعم ، لكن ليس بما يكفي ليكون مهمًا حقًا.

فروق التردد
http://www.davidterr.com/science-articles/electromagnetic_spectrum.html


هل يمكن أن يحول الميلانين الإشعاع إلى طاقة غير ضارة وحتى مفيدة؟

على مدار العقد الماضي ، كان أحد أكثر المفاهيم إثارة للاهتمام التي صادفتها أثناء البحث في الأدبيات الطبية الحيوية هو احتمال أن قد يمتد الدور البيولوجي للميلانين في جسم الإنسان إلى أبعد من مجرد حمايتنا من الأشعة فوق البنفسجية. حقيقة، ورقة واحدة حديثة ومثيرة للجدل يقترح أن الميلانين هو المسؤول عن توليد غالبية طاقة الجسم ، مما يتحدى بشكل فعال وجهة النظر التي تركز على ATP والتي تركز على الجلوكوز للطاقة الحيوية الخلوية التي هيمنت على علم الأحياء خلال نصف القرن الماضي.

تظهر الأبحاث الآن التي تشير إلى أن الميلانين قد يعمل بطريقة مماثلة لأصباغ حصاد الطاقة مثل الكلوروفيل ، و ربما تكون قد دفعت تطورنا إلى منطقة خالية من الشعر بشكل فريد، أشباه البشر المهيمنة على الدماغ نحن اليوم. بينما اقترح الميلانين & # 8217s القدرة على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة أيضية آثار مذهلة (أحدها هو إعادة التصنيف التصنيفي لأنواعنا من غيرية التغذية إلى التغذية الضوئية) ، ما قد يكون له آثار أكثر إثارة هو احتمال أن الميلانين قد يحمينا في الواقع من الإشعاع المؤين و تحويل بعضها إلى طاقة مفيدة التمثيل الغذائي.

في يوم وعصر حيث النظائر المشعة من تجارب الأسلحة النووية ، الإطلاقات الروتينية من النووية, التكسير، و الطاقة التي تعمل بالفحم الصناعات ، ومؤخرا ، التداعيات العالمية من تشيرنوبيل و انهيارات فوكوشيما، التي تتراكم بشكل متزايد في البيئة والسلسلة الغذائية وأجسامنا ، يجب أن يكون الحد من السمية الإشعاعية و / أو تعزيز آليات إزالة السموم مصدر قلق عالمي. أضف إلى الهجوم الطبي الذي لا مفر منه ، اتصالات الهاتف الخليوي وتقنية WiFi، و التعرض للإشعاع المرتبط بالسفر الجوي، ويمكنك أن تضمن فعليًا أن عبء تعرض جسمك للإشعاع كبير ويمثل خطرًا صحيًا خطيرًا.

بينما يحتوي GreenMedInfo.com الآن على قاعدة بيانات شاملة للمواد المخففة لسمية الإشعاع والتي يمكن عرضها على كلا الموقعين سمية الكوارث الإشعاعية الصفحة و صفحة الإجراءات الإشعاعية، لم نبلغ حتى الآن على وجه التحديد عن إمكانية الميلانين لتعويض التعرض للإشعاع.


يمكن للواقي الشمسي الفضائي الفائق المصنوع من صبغة الجلد أن يحمي رواد الفضاء من الإشعاع

بالنسبة لرواد الفضاء الذين يستعدون لقضاء إجازة صيفية طويلة على المريخ ، قد لا تكون القبعات والمظلات كافية لحمايتهم من أشعة الشمس القاسية.

ومثلما يرتاد الشواطئ الواقي من الشمس ، فإن المستكشفين على القمر أو المريخ قد يحمون أنفسهم يومًا ما باستخدام كريمات تحتوي على مادة جديدة مهندسة بيولوجيًا تسمى سيلينوميلانين ، تم إنشاؤها عن طريق إثراء صبغة الميلانين الطبيعية بالسيلينيوم المعدني.

خارج المجال المغناطيسي الوقائي للأرض ، يتعرض البشر لأنواع عديدة من الإشعاع الخطير ، وفقًا لوكالة ناسا. وهذا يشمل الأشعة فوق البنفسجية الضارة ، X-أشعة و أشعة غاما من الشمس ، وكذلك الجسيمات دون الذرية فائقة السرعة التي تسمى الأشعة الكونية المجرية التي تنشأ خارج نظامنا الشمسي.

يمكن أن يؤدي التراكم غير المرئي لتكسير الحمض النووي الناجم عن هذه الأشعة الفضائية إلى الإصابة بالسرطان ، وفي الجرعات العالية ، إلى التسمم الإشعاعي والوفاة. الإجراءات المضادة التقليدية ، مثل الرصاص أو التدريع المائي، تميل إلى أن تكون ثقيلة وتزيد بشكل كبير من تكلفة مهمة فضائية.

أدخل الميلانين ، وهي فئة واسعة من الأصباغ الطبيعية الموجودة في الحيوانات والنباتات والفطريات والبكتيريا. تزود بعض أنواع الميلانين البشر بمجموعة واسعة من ألوان البشرة والشعر والعين وتساعد في حمايتنا من أشعة الشمس ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

& ldquo إن الميلانين موجود في كل مكان وغامض ، وقال ناثان جيانتشي ، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة نورث وسترن في إيفانستون ، إلينوي ، لـ Live Science. "نحن لا نفهم ذلك بشكل كامل."

تنقسم الميلانين الحيواني إلى شكلين رئيسيين ، eumelanin و pheomelanin ، وفقًا لورقة 2014 في مجلة جديدة للعلوم. Eumelanin مسؤول عن منح اللون الأسود أو البني الداكن مثل الجلد والشعر ، بينما يحتوي الفيوميلانين على عنصر الكبريت ويميل إلى أن يكون محمرًا أو مصفرًا ، ويوجد في الشعر الأحمر أو البني وفي شفاه الإنسان.

يمتص الفيوميلانين أيضًا الأشعة السينية بكفاءة أكبر بكثير من يوميلانين. بمعرفة ذلك ، أخذ Gianneschi وزملاؤه بعضًا من مادة pheomelanin المشتقة من ريش الديك الأحمر وحاولوا معرفة ما إذا كان بإمكانهم جعله أكثر حماية.

بدلًا من الكبريت ، قام الباحثون بتبديل العنصر السيلينيوم، الذي يقع أسفل الكبريت مباشرة على الجدول الدوري للعناصر ومن المعروف أنه يلعب دورًا في الوقاية من السرطان في الكائنات الحية. من خلال القيام بذلك ، ابتكروا السلينوميلانين ، الذي لم يسبق رؤيته في الطبيعة من قبل.

خلال التجارب المعملية ، تمكنت خلايا الجلد المعالجة بالسيلينوميلانين من تجاهل جرعات الأشعة السينية التي قد تكون قاتلة للإنسان. تم امتصاص السلينوميلانين في الخلايا وشكل ما أطلق عليه Gianneschi & ldquomicroparasols ، & rdquo أو دروعًا صغيرة حول نوى الخلايا ، حيث يتم تخزين الحمض النووي. قال جيانتشي إن الخلايا أخذت لونًا بنيًا طبيعيًا أو مدبوغًا عندما تمتص السلينوميلانين.

أظهرت الاختبارات الإضافية أن البكتيريا المهندسة التي تتغذى على السيلينيوم يمكن أن تنتج السلينوميلانين ، مما يعني أنه يمكن تصنيع المادة في الفضاء. تم نشر النتائج في 8 يوليو في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.

& ldquo أحب ذلك ، & rdquo Radam & eacutes J.B. Cordero ، عالم الأحياء الدقيقة الذي يدرس الميلانين في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، ميريلاند ، والذي لم يشارك في العمل ، أخبر Live Science. يقدم المؤلفون مثالًا رائعًا على كيف يمكن أن تلهم البيولوجيا تصميم تناظرية الميلانين. & rdquo

وأضاف أن المادة ستظل بحاجة إلى اختبارها على البشر وفي الفضاء لمعرفة ما إذا كانت تمنح نفس الحماية. تم بالفعل الاتصال بـ Gianneschi من قبل مجموعات أخرى مهتمة بدراسة واقي الشمس بين الخلايا لفريقه.

حقيقة أنها خفيفة الوزن ويمكن إنشاؤها من المواد الكيميائية العضوية الأساسية أثناء مهمة فضائية بدلاً من سحبها الارض قال جيانتشي إنه يجعلها جذابة للغاية. وأضاف أنه يمكن حتى دمج السيلينوميلانين في الملابس ، مثل بطانة بذلة الفضاء ، حيث يمكن أن تعمل مثل الميكروباراسول لتوفير حماية مستمرة.

يتساءل هو وزملاؤه الآن عما إذا كانت المادة الكيميائية التي صنعوها موجودة بالفعل في الطبيعة ، ربما في الفطريات التي تعيش في بيئات عالية الإشعاع.


الإشعاع الكهرومغناطيسي والتصبغ

يتكون الإشعاع الكهرومغناطيسي من الكهرباء والراديو والميكروويف والأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما. الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض هو في الأساس إشعاع غير مؤين (الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء الشكل 1). تمتلك موجات الراديو أطول طول موجي ، ولكن أقل تردد وطاقة ، في حين أن أشعة جاما لها أقصر طول موجي ، ولكنها أعلى طاقة. تُستخدم طاقة الترددات الراديوية في عدة أغراض علاجية وتجميلية (28). هناك عدة تقارير عن فعاليتها في شد الجلد غير الباضع (29). يمكن لموجات الراديو أن تخترق طبقات الجلد العميقة وتولد الحرارة. يتسبب هذا التأثير الحراري لإشعاع التردد الراديوي في شد الجلد في الطبقات تحت الأدمة (30). كارينين وآخرون. وجدت اختلافات في التعبير البروتيني في جلد ساعد المتطوعين المعرضين للمجال الكهرومغناطيسي المعدل بالترددات الراديوية (RF-EMF ، إشعاع الهاتف المحمول) وقد يتأثر التعبير البروتيني المقترح في جلد الإنسان بالتعرض لـ RF-EMF (31). دفعت الزيادة الهائلة في استخدام الهواتف المحمولة ، التي تنبعث منها الترددات الراديوية ، إلى إجراء بعض الدراسات حول آثار الاستخدام المطول للهواتف المحمولة على الجلد وخطر الإصابة بسرطان الجلد (32). تسبب الأشعة تحت الحمراء ذات الطاقة الوسيطة زيادة في الطاقة الاهتزازية للجزيئات الحيوية وتسبب إنتاج الجذور الحرة داخل الجلد (33). إشعاع الميكروويف هو أيضًا شكل من أشكال الإشعاع غير المؤين الذي لا يمتلك طاقة كافية لإحداث ضرر كبير للجلد. ومع ذلك ، فإن التعرض المكثف لهذا النوع من الإشعاع يمكن أن يسبب تغيرات في المجال العازل داخل الخلايا مما يزيد الاحتكاك بين جزيئات الماء القطبية ، وبالتالي يزيد من درجة الحرارة المحيطة ويمكن أن يؤدي إلى الحروق. ومع ذلك ، لا تتوفر سوى معلومات محدودة حول تأثيرات إشعاع الراديو أو الميكروويف على تصبغ جلد الإنسان.

طيف الإشعاع الشمسي وتأثيرات الإشعاع على تصبغ الجلد.


المعالجة الحيوية للمعادن

المعادن ، كعناصر ، لا يمكن أن تتحلل أو تدمر ، وبالتالي فهي تستمر وتتراكم في البيئة ويمكن أن تشكل تهديدًا لصحة الإنسان والنظم البيئية. الطرق المستخدمة بشكل شائع لإزالتها بما في ذلك معالجة مدافن النفايات وترشيح الأحماض والاستصلاح الكهربائي باهظة الثمن وتستهلك موارد كثيرة (محمد وآخرون. ، 2011) ، في حين أن استخدام الطين والمعادن قد يكون مواد أكثر فعالية من حيث التكلفة قادرة على امتصاص المعادن الثقيلة (Uddin ، 2017). أظهرت العديد من الدراسات إمكانية استخدام الكائنات الحية الدقيقة للمعالجة الحيوية للمعادن الثقيلة نظرًا لوفرة هذه الكائنات في التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة (Kolesnikov وآخرون، 2000). من بين هذه الأنواع ، تعتبر الأنواع الميلانينية جذابة نظرًا للميل الملحوظ للميلانين للتفاعل مع معادن مختلفة ، وهي عملية غالبًا ما تتضمن روابط تنسيق متعددة بين مجموعات الكربوكسيل والأمين والهيدروكسيل الوظيفية الموجودة في الصباغ (Hong and Simon ، 2007). الميلانين عبارة عن جزيئات حيوية جذرية حرة ، وبالتالي يمكن للإلكترونات غير المزدوجة أن تساهم أيضًا في تفاعل الميلانين مع المعدن (بوسزمان وآخرون، 2006). تستغل الفطريات السوداء الميلانين للحماية من سمية المعادن و / أو كمستودع للمعادن المطلوبة من الناحية الفسيولوجية (بان وآخرون. ، 2012). علاوة على ذلك ، يمكن للميلانين الفطري أن يمتص المعادن الثقيلة بكفاءة ، بما في ذلك الرصاص والزنك ، في المعالجة الحيوية للتربة (Fogarty and Tobin ، 1996). بالنسبة لمواد الطين ، أدت الكتلة الحيوية المجففة للفطريات المصبوغة إلى امتصاص المعادن بنسبة 50-200 مرة أكثر من حيث مساحة السطح (Fomina and Gadd ، 2003).


محتويات

تم اكتشاف الفطريات المشعة في عام 1991 تنمو داخل وحول محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية. [3] وقد لوحظ على وجه التحديد أن مستعمرات الفطريات الغنية بالميلانين قد بدأت في النمو بسرعة داخل مياه التبريد للمفاعلات داخل محطة توليد الكهرباء ، مما أدى إلى تحولها إلى اللون الأسود. في حين أن هناك العديد من حالات الكائنات الحية المتطرفة (الكائنات الحية التي يمكن أن تعيش في ظروف قاسية مثل حالة محطة الطاقة المشعة) يعتقد عالم الأحياء الدقيقة أرتورو كاساديفال أن هذه الفطريات كانت تنمو بسبب الإشعاع وليس على الرغم منه. [4]

أظهر المزيد من الأبحاث التي أجريت في كلية ألبرت أينشتاين للطب أن ثلاثة فطريات تحتوي على الميلانين -Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis، و المستخفية الحديثة- زيادة الكتلة الحيوية والأسيتات المتراكمة بشكل أسرع في بيئة كان فيها مستوى الإشعاع أعلى بـ 500 مرة من البيئة العادية. التعرض ل C. neoformans أدت الخلايا إلى مستويات الإشعاع هذه بسرعة (في غضون 20-40 دقيقة من التعرض) إلى تغيير الخصائص الكيميائية لميلانينها ، وزيادة معدلات نقل الإلكترون بوساطة الميلانين (المقاسة على أنها تقليل فيريسيانيد بواسطة NADH) من ثلاثة إلى أربعة أضعاف مقارنة مع غير معرّض. الخلايا. [4] وقد لاحظ المؤلفون تأثيرات مماثلة على قدرة الميلانين على نقل الإلكترون بعد التعرض للإشعاع غير المؤين ، مما يشير إلى أن الفطريات الميلانينية قد تكون أيضًا قادرة على استخدام الضوء أو الإشعاع الحراري للنمو. [4]

الميلانين هي عائلة من الأصباغ القديمة التي تحدث بشكل طبيعي مع خصائص الحماية من الإشعاع والتي تكون بشكل عام بني داكن / أسود. من المهم ملاحظة أن الميلانين له وزن جزيئي مرتفع. يمكن لهذا الصباغ أن يحول الطاقة ويحميها ، وبالتالي يمكنه امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي وامتصاص الضوء. هذه الجودة تعني أن الميلانين يمكن أن يحمي الفطريات المصبوغة من الإشعاع المؤين. يعزز تحويل الطاقة النمو في الفطريات أيضًا ، مما يعني أن الفطريات المصبوغة تنمو بشكل أسرع. الميلانين هو أيضًا ميزة للفطر لأنه يساعده على البقاء في العديد من البيئات المختلفة والأكثر تطرفًا والمتنوعة. تشمل الأمثلة على هذه البيئة المفاعل التالف في تشيرنوبيل والمحطة الفضائية وجبال أنتاركتيكا. قد يكون الميلانين أيضًا قادرًا على مساعدة الفطر على تحويل الإشعاع إلى طاقة ، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الأدلة والبحوث. [2]

قد يأتي الميلانين بتكلفة أيضية للخلايا الفطرية. في غياب الإشعاع ، نمت بعض الفطريات غير المصبوغة (التي تحورت في مسار الميلانين) بشكل أسرع من نظيراتها المصابة بالصبغة. تم اقتراح محدودية امتصاص العناصر الغذائية بسبب جزيئات الميلانين في جدار الخلية الفطرية أو المواد الوسيطة السامة المتكونة في تخليق الميلانين الحيوي للمساهمة في هذه الظاهرة. [4] ويتفق هذا مع الملاحظة أنه على الرغم من قدرتها على إنتاج الميلانين ، فإن العديد من الفطريات لا تصنع الميلانين بشكل أساسي (أي طوال الوقت) ، ولكن غالبًا فقط استجابة لمحفزات خارجية أو في مراحل مختلفة من تطورها. [5] العمليات الكيميائية الحيوية الدقيقة في التركيب المقترح القائم على الميلانين للمركبات العضوية أو المستقلبات الأخرى لنمو الفطريات ، بما في ذلك المواد الكيميائية الوسيطة (مثل المتبرع الأصلي بالإلكترون والجزيئات المستقبلة) في الخلية الفطرية والموقع والمنتجات الكيميائية لهذا عملية غير معروفة.

يُفترض أن الفطريات المشعة يمكن استخدامها كدرع للحماية من الإشعاع ، وتحديداً في الارتباط باستخدام رواد الفضاء في الفضاء أو في أجواء أخرى. أجريت تجربة في محطة الفضاء الدولية في ديسمبر 2018 حتى يناير 2019 من أجل اختبار ما إذا كان استخدام الفطريات الإشعاعية يمكن أن يساعد في الحماية من الإشعاع المؤين في الفضاء ، كجزء من الجهود البحثية التي تشرع في رحلة محتملة إلى المريخ. استخدمت هذه التجربة السلالة الإشعاعية للفطر Cladosporium sphaerospermum. [6] تمت دراسة نمو هذه الفطريات وقدرتها على تشتيت تأثيرات الإشعاع المؤين لمدة 30 يومًا على متن محطة الفضاء الدولية. أسفرت هذه التجربة التجريبية عن نتائج مبشرة للغاية.

وجد أن كمية الإشعاع المنحرفة لها علاقة مباشرة بكمية الفطريات. لم يكن هناك فرق في الحد من الإشعاع المؤين بين المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة خلال فترة الـ 24 ساعة الأولى ، ولكن بمجرد وصول الفطريات المشعة إلى النضج الكافي ، وبنصف قطر حماية 180 درجة ، وجد أن كميات من الإشعاع المؤين تم تخفيضها بشكل ملحوظ بالمقارنة مع مجموعة التحكم. مع درع بسمك 1.7 مم من التغذية الإشعاعية المصبوغة Cladosporium sphaerospermum، تم العثور على قياسات للإشعاع مع اقتراب نهاية التجربة التجريبية بنسبة 2.42 ٪ أقل ، مما يدل على قدرة انحراف الإشعاع خمسة أضعاف تلك الموجودة في المجموعة الضابطة. في ظل الظروف التي ستشمل فيها الفطريات كيانًا بالكامل ، ستنخفض مستويات الإشعاع بما يقدر بـ 4.34 ± 0.7٪. [6] تشير التقديرات إلى أن طبقة بسماكة 21 سم تقريبًا يمكن أن تؤدي إلى انحراف كبير للكمية السنوية من الإشعاع المتلقاة على سطح المريخ. تشمل القيود المفروضة على استخدام درع قائم على التغذية الإشعاعية زيادة الكتلة في المهام. ومع ذلك ، كبديل قابل للتطبيق لتقليل الكتلة الكلية في مهمات المريخ المحتملة ، يمكن استخدام خليط بتركيز متساوٍ من الخلد من تربة المريخ ، والميلانين ، وطبقة من الفطريات بسمك 9 سم تقريبًا. [6]


يرسل العلماء مادة الميلانين إلى الفضاء لمدة ستة أشهر

سيقوم Cordero و Dragotakes و Casadevall باختبار قدرة الميلانين على الحماية.

عندما أطلق صاروخ Antares في وقت سابق من هذا الشهر ، كان هناك راكب غير متوقع على متن الطائرة: الميلانين. سوف يدور حول الأرض لمدة ستة أشهر ، ويتعرض للسمات القاسية للفضاء مثل الإشعاع المؤين.

عند عودته إلى الأرض ، سيجري Radamés J.B. Cordero وزملاؤه سلسلة من الاختبارات للإجابة على سؤالين: هل كان الميلانين يحمي الإشعاع؟ هل صمدت في ظروف الفضاء؟

لدى كورديرو ، الباحث المشارك في كلية بلومبيرج للصحة العامة ورئيس المشروع ، سبب للاعتقاد بأنه سيفعل ذلك. الميلانين هو صبغة داكنة أو بنية اللون توجد في جميع أشكال الحياة ، من الحيوانات إلى النباتات إلى الفطريات. مشتق الميلانين المنقى الذي عزله Cordero لإرساله إلى الفضاء من الخميرة Cryptococcus neoformans.

يشير الإشعاع المؤين المذكور أعلاه إلى الأشعة الكهرومغناطيسية القادمة من الشمس ، مثل الأشعة فوق البنفسجية وجاما والأشعة السينية. نحن ، الذين نجوب الأرض ، محجوبون جزئيًا من الآثار الضارة لتلك الأشعة بسبب الغلاف الجوي للأرض. لكن بالنسبة لرواد الفضاء ، فإن الإشعاع المؤين والإشعاع الجسيمي - الذي يتضمن جسيمات دون ذرية مثل الإلكترونات والبروتونات - يمثلان مصدر قلق حقيقي.

يمكن أن يؤدي كلا الشكلين من الإشعاع إلى إتلاف الحمض النووي والبروتين أو إنتاج أنواع أكسجين تفاعلية يمكن أن تكون سامة للخلايا. يمكنها أيضًا إتلاف الأجهزة الإلكترونية والتفاعل مع المواد ، مثل بدلة الفضاء ، لتوليد إشعاع ثانوي. بينما يخطط العلماء للرحلات إلى المريخ وما وراءه ، أكد كورديرو أن العثور على مادة واقية خفيفة الوزن ورخيصة وفعالة أمر ضروري.

قد يكون الميلانين هو الجواب. لا يمكنها فقط امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي وتبديده بحيث يتم الحفاظ على الطاقة في الصباغ ، ولكنه يساعد أيضًا الكائنات الحية الدقيقة مثل الفطريات السوداء على العيش في بيئات ذات مستويات عالية من الإشعاع الشمسي ، مثل القارة القطبية الجنوبية.

قال كورديرو في مقابلة مع الرسالة الاخبارية.

على الرغم من أن مشاريع مثل Cordero تقترب من توضيح خصائص الميلانين ، إلا أن بعض الجوانب الهيكلية للصبغة لا تزال لغزًا ، وفقًا لكورديرو. وأشار إلى أنه في حين أن هناك بعض أوجه التشابه بين الميلانين الفطري والميلانين الذي يضفي لونه على جلد الإنسان ، إلا أن هناك اختلافات كبيرة أيضًا.

"[الميلانين] هو جزيء حيوي موجود في الطبيعة منذ دهور. إن حقيقة وجودها في جميع أشكال الحياة تخبرنا أنها محفوظة وقديمة ". "إنه جزيء غامض."

تكهن العلماء حول خصائص الحماية من الإشعاع للميلانين الفطري منذ أواخر الثمانينيات.

لوضع الفرضيات المختلفة على المحك ، اتصلت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) باثنين من العلماء ، من بينهم أرتورو كاساديفال ، أحد الرواد في تحديد الخصائص الوقائية للميلانين ضد أشكال مختلفة من الإشعاع المؤين. كاساديفال هو الباحث الرئيسي في المختبر حيث يعمل كورديرو وأستاذ في مدرسة بلومبرج للصحة العامة.

بمجرد عزل Cordero لعينات الميلانين ، واجهوا مشكلة. لا يمكن تعريض الميلانين للفضاء في شكله المسحوق. لذا صمم Quigly Dragotakes ، وهو طالب دراسات عليا ، حلاً.

كتب Dragotakes في رسالة بريد إلكتروني إلى الرسالة الاخبارية.

السمة المميزة لمادة البوليمر التي تجعلها أكثر فائدة هي أنه يمكن فصل الميلانين عنها بسهولة. البوليمر قابل للذوبان في مذيب لا يذوب فيه الميلانين. وهذا يسمح لـ Cordero وزملائه بتحليل العينة من خلال الطرق المجهرية والحرارية والطيفية لاختبار قدرتها على تحمل الفضاء.

سيقيسون قدرته على التدريع بناءً على لون مادة مؤشر موضوعة تحت عينة الميلانين.

لإنشاء مجموعة بيانات أكثر شمولية ، سيرسل الفريق نسخة بيولوجية متماثلة في بداية العام المقبل. سيتم وضع النسخة المتماثلة في موقع مختلف ، ولكن ستكون جميع الشروط الأخرى قابلة للمقارنة مع النسخة التجريبية الحالية.

وأوضح كورديرو أن "مكان تعرض [العينات] خارج محطة الفضاء الدولية سيحدد ما إذا كانت ستحصل على مستويات أكثر أو أقل من الإشعاع".

هناك تطبيقات أرضية لهذا البحث بالإضافة إلى تطبيقات خارج الأرض. يمكن دمج الميلانين في المواد الحيوية أو استخدامه كنموذج لإنشاء مواد واقية صناعياً. هذه يمكن أن تحمي المرضى الذين يخضعون للعلاج الكيميائي أو للأطباء الذين يتعرضون لمستويات عالية من الإشعاع.

حاليًا ، يرتدي الأطباء مثل أطباء القلب الذين يعملون في بيئات عالية الإشعاع مآزر الرصاص ومعدات واقية من الأشعة. في دراسة استقصائية شملت 1600 طبيب قلب تداخلي ، أبلغ 42 في المائة عن ألم في العظام بسبب تلك المعدات الثقيلة التي تعتمد على الرصاص.

اعتمادًا على فعالية الحماية من الميلانين ، وفقًا لـ Cordero ، يمكن استخدامه لإنشاء مادة خفيفة الوزن ولكنها واقية.

الميلانين أيضًا متوافق حيويًا ، لذلك يمكن للإنسان والحيوان تناوله. وجدت دراسة أجريت عام 2012 أن الميلانين المبتلع يمكن أن يبطن ويحمي الجهاز الهضمي. في الدراسة ، 80 في المائة من الفئران التي تغذت على عيش الغراب الأسود ، والتي تحتوي على مستويات عالية من الميلانين ، كانت محمية من متلازمة الجهاز الهضمي عندما تعرضت لإشعاع الجسم الكلي. لم يلاحظ التأثير الوقائي في الفئران التي تعرضت لنفس مستويات الإشعاع ولكنها تغذت على عيش الغراب الأبيض.

في النهاية ، هناك طبقة أخرى تأمل Cordero في البحث عنها بالإضافة إلى تأثيرات الحماية من الميلانين وهي قدرتها على التقاط الحرارة والعمل كموصل حيوي.

قال "علم الأحياء يحمل الكثير من المعلومات ، وأنا أرى الجمال في ذلك".


دراسة "خدعة" الميلانين للحفاظ على الحماية من الإشعاع

لقد عرف الأشخاص الذين يأخذون حمامات الشمس منذ فترة طويلة أن مادة الميلانين الموجودة في خلايا بشرتهم توفر الحماية من الضرر الناجم عن الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. أظهرت دراسات حديثة أن مادة الميلانين ، التي تنتجها العديد من أشكال الحياة على الكوكب ، توفر أيضًا حماية لبعض الأنواع من الإشعاع المؤين. في بعض الميكروبات ، ولا سيما بعض الكائنات الحية بالقرب من مرافق المفاعل النووي السابق في تشيرنوبيل ، تم ربط الميلانين بزيادة النمو في وجود الإشعاع المؤين.

قدمت الأبحاث في مختبر نهر سافانا الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، بالتعاون مع كلية ألبرت أينشتاين للطب ، رؤى ثاقبة حول الآلية الكهروكيميائية التي تعطي البوليمر المعقد المعروف باسم الميلانين خصائصه الواقية من الإشعاع على المدى الطويل ، بهدف استخدام ذلك المعرفة لتطوير المواد التي تحاكي تلك الخصائص الطبيعية.

مقال حديث في المجلة الكيمياء الحيوية (الكيمياء الحيوية 82 (2011) 69-73) كيف أثبت الباحثون أن الإشعاع المؤين يتفاعل مع الميلانين لتغيير إمكانات تقليل الأكسدة ، مما يؤدي إلى إنتاج التيار الكهربائي.

يتسبب الإشعاع في حدوث ضرر من خلال تجريد الإلكترونات من هدفها. قال الدكتور تشارلز توريك ، الزميل العلمي في SRNL: "بمرور الوقت ، حيث يتم قصف الميلانين بالإشعاع وتناثر الإلكترونات ، تتوقع أن يتأكسد الميلانين ، أو يتبييض ، ويفقد قدرته على توفير الحماية". "لكن هذا ليس ما نراه. بدلاً من ذلك ، يستعيد الميلانين نفسه باستمرار."

أخذهم بحث الفريق خطوة أقرب إلى فهم آلية استعادة الذات هذه. لقد أظهروا أن الميلانين يمكنه استقبال الإلكترونات ، مما يقاوم التأثيرات المؤكسدة لإشعاع جاما. أظهر العمل ، لأول مرة ، أن التعرض المستمر للميلانين لأشعة جاما يؤدي إلى إنتاج تيار كهربائي.

سيكون محاكاة هذه القدرة مفيدًا ، على سبيل المثال ، في صناعة الفضاء ، حيث تتعرض الأقمار الصناعية وغيرها من المعدات لمستويات عالية من الإشعاع لفترات طويلة من الزمن. قال توريك: "بالنظر إلى المواد ، فإن قطبًا مؤكسدًا بإشعاع غاما يتألف من جزء من الميلانين سيقبل الإلكترونات باستمرار ، مما ينتج عنه استجابة حالية". "إذا تمكنا من فهم كيفية عمل ذلك ، فيمكننا إبقاء هذه المعدات تعمل لفترة طويلة جدًا."


يؤدي نقص الميلانين في الأشخاص البيض إلى تقليل حمض الفوليك لإنتاج الدم

يجب أن يتعرض الأشخاص البيض لأشعة الشمس للمساعدة في امتصاص حمض الفوليك (حمض الفوليك & # 8211 عنصر غذائي مهم للدم) بينما يجب على الأشخاص ذوي البشرة الداكنة تناول الأطعمة الكاملة الغنية بفيتامين D3 والكالسيوم وأوميغا 3 وفيتامين K2 والمغنيسيوم لحمايتهم من الأمراض المتعلقة بالقلب والدورة الدموية / نظام الأوعية الدموية.

نتيجة لذلك ، ينتشر الاكتئاب بين البيض بينما مشاكل الدورة الدموية شائعة بين البشرة ذات اللون الداكن.

راجع طبيبك لمزيد من التدابير الوقائية.

يتأثر لون الجلد بعدد من الصبغات ، بما في ذلك الميلانين والكاروتين والهيموجلوبين. تذكر أن الميلانين يتم إنتاجه بواسطة خلايا تسمى الخلايا الصباغية ، والتي توجد منتشرة في جميع أنحاء الطبقة القاعدية للبشرة. يتم نقل الميلانين إلى الخلايا الكيراتينية عبر عضية خلوية تسمى أ الميلانوسوم (الشكل 5.7).

يحدث الميلانين في شكلين أساسيين. يوجد يوميلانين باللون الأسود والبني ، بينما يوفر الفيوميلانين اللون الأحمر. ينتج الأشخاص ذوو البشرة الداكنة مادة الميلانين أكثر من ذوي البشرة الفاتحة. يؤدي التعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية أو صالون تسمير البشرة إلى تصنيع الميلانين وتكوينه في الخلايا الكيراتينية ، حيث يحفز التعرض لأشعة الشمس الخلايا الكيراتينية على إفراز المواد الكيميائية التي تحفز الخلايا الصباغية.

يؤدي تراكم الميلانين في الخلايا الكيراتينية إلى سواد الجلد أو تان. يحمي تراكم الميلانين المتزايد هذا الحمض النووي لخلايا البشرة من أضرار الأشعة فوق البنفسجية وانهيار حمض الفوليك ، وهو عنصر غذائي ضروري لصحتنا ورفاهيتنا.

في المقابل ، يمكن أن يتداخل الكثير من الميلانين مع إنتاج فيتامين د ، وهو عنصر غذائي مهم يشارك في امتصاص الكالسيوم.

وبالتالي ، فإن كمية الميلانين الموجودة في بشرتنا تعتمد على التوازن بين ضوء الشمس المتاح وتدمير حمض الفوليك ، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية وإنتاج فيتامين د.

يتطلب الأمر حوالي 10 أيام بعد التعرض الأولي للشمس حتى يصل تكوين الميلانين إلى ذروته ، وهذا هو السبب في أن الأشخاص ذوي البشرة الفاتحة يميلون إلى الإصابة بحروق الشمس في البشرة في البداية. يمكن أيضًا أن يصاب الأشخاص ذوو البشرة الداكنة بحروق الشمس ، لكنهم يتمتعون بحماية أكثر من الأشخاص ذوي البشرة الشاحبة. الميلانوسومات هي هياكل مؤقتة يتم تدميرها في النهاية عن طريق الاندماج مع الجسيمات الحالة ، هذه الحقيقة ، جنبًا إلى جنب مع الخلايا الكيراتينية المملوءة بالميلانين في الطبقة القرنية المتسلقة ، تجعل الدباغة غير دائمة.

يمكن أن يؤدي التعرض المفرط لأشعة الشمس في النهاية إلى ظهور التجاعيد بسبب تدمير البنية الخلوية للجلد ، وفي الحالات الشديدة ، يمكن أن يتسبب في تلف الحمض النووي بشكل كافٍ مما يؤدي إلى الإصابة بسرطان الجلد.

يظهر النمش عند وجود تراكم غير منتظم للخلايا الصباغية في الجلد. الشامات هي كتل أكبر من الخلايا الصباغية ، وعلى الرغم من أن معظمها حميدة ، يجب مراقبتها بحثًا عن التغييرات التي قد تشير إلى وجود السرطان (الشكل 5.8).

تلون الجلد

أول ما يراه الطبيب هو الجلد ، لذا يجب أن يكون فحص الجلد جزءًا من أي فحص بدني شامل. معظم اضطرابات الجلد حميدة نسبيًا ، لكن القليل منها ، بما في ذلك الأورام الميلانينية ، يمكن أن يكون قاتلاً إذا لم يتم علاجها. اثنين من أكثر الاضطرابات الملحوظة ، المهق والبهاق ، تؤثر على مظهر الجلد والأعضاء الملحقة به. على الرغم من أن أيًا منهما ليس قاتلاً ، إلا أنه سيكون من الصعب الادعاء أنهما حميدة ، على الأقل للأفراد المصابين بهذا الشكل.

المهق هو اضطراب وراثي يؤثر (كليًا أو جزئيًا) على لون الجلد والشعر والعينين. يرجع الخلل في المقام الأول إلى عدم قدرة الخلايا الصباغية على إنتاج الميلانين. يميل الأشخاص المصابون بالمهق إلى الظهور بمظهر أبيض أو شاحب جدًا بسبب نقص الميلانين في جلدهم وشعرهم. تذكر أن الميلانين يساعد في حماية البشرة من الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية. يميل الأفراد المصابون بالمهق إلى الحاجة إلى مزيد من الحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، لأنهم أكثر عرضة لحروق الشمس وسرطان الجلد. كما أنهم يميلون إلى أن يكونوا أكثر حساسية للضوء ولديهم مشاكل في الرؤية بسبب نقص التصبغ على جدار الشبكية. عادة ما يتضمن علاج هذا الاضطراب معالجة الأعراض ، مثل الحد من التعرض للأشعة فوق البنفسجية للجلد والعينين.

في البهاق، تفقد الخلايا الصباغية في مناطق معينة قدرتها على إنتاج الميلانين ، ربما بسبب تفاعل المناعة الذاتية. هذا يؤدي إلى فقدان اللون في البقع (الشكل 5.9). لا يؤثر المهق ولا البهاق بشكل مباشر على عمر الفرد.

التغيرات الأخرى في مظهر لون الجلد يمكن أن تكون مؤشرا على أمراض مرتبطة بأنظمة الجسم الأخرى. يمكن أن يتسبب مرض الكبد أو سرطان الكبد في تراكم الصفراء والصبغة الصفراء البيليروبين ، مما يؤدي إلى ظهور الجلد باللون الأصفر أو اليرقان (جون هي الكلمة الفرنسية التي تعني "أصفر"). يمكن أن تؤدي أورام الغدة النخامية إلى إفراز كميات كبيرة من هرمون تحفيز الخلايا الصباغية (MSH) ، مما يؤدي إلى تغميق الجلد. وبالمثل ، يمكن لمرض أديسون أن يحفز إفراز كميات زائدة من هرمون قشر الكظر (ACTH) ، والذي يمكن أن يعطي الجلد لونًا برونزيًا عميقًا.

يمكن أن يؤثر الانخفاض المفاجئ في الأكسجين على لون الجلد ، مما يؤدي إلى شحوب الجلد في البداية (أبيض) ، وهي حالة تسمى الشحوب. مع الانخفاض المطول في مستويات الأكسجين ، يصبح ديوكسي هيموغلوبين الأحمر الداكن سائدًا في الدم ، مما يجعل الجلد يظهر باللون الأزرق ، وهي حالة يشار إليها باسم الزرقة (كيانوس هي الكلمة اليونانية التي تعني "أزرق").

يحدث هذا عندما يتم تقييد إمداد الأكسجين ، كما هو الحال عندما يعاني شخص ما من صعوبة في التنفس بسبب الربو أو النوبة القلبية. ومع ذلك ، في هذه الحالات ، لا يؤثر التأثير على لون البشرة على لون الجلد.

ارتباط تفاعلي

يتتبع مقطع فيديو ABC هذا قصة زوج من التوائم الأمريكية الأفريقية الشقيقة ، أحدهما ألبينو. شاهد هذا الفيديو للتعرف على التحديات التي يواجهها هؤلاء الأطفال وعائلاتهم. ما هي الأعراق التي تعتقد أنها مستثناة من احتمال الإصابة بالمهق؟


إطار زمني

Because building blocks of the human body such as calcium and iodine retain radiation for long periods of time, it's hard to clear the body of radiation poisoning and thus slow the damage. This is why people exposed to gamma radiation over time are more likely to develop thyroid and bone cancer.

Generally, burns occur almost instantly while nausea, fatigue and vomiting take hours to appear after exposure. Hair loss, incontinence and bleeding may take up to a few weeks to months. Doses of more than 1 million mrem are almost certain to kill a person within a couple of weeks, while 2 million mrem can do so in hours by destroying the central nervous system.

This article was written by a professional writer, copy edited and fact checked through a multi-point auditing system, in efforts to ensure our readers only receive the best information. To submit your questions or ideas, or to simply learn more, see our about us page: link below.


شاهد الفيديو: Po anw - gammastraling in de geneeskunde (كانون الثاني 2022).