Neri come la pece…

La melanina è una sostanza chimica che conferisce colore, ovvero un pigmento. È presente in numerosi tessuti, come pelle, pelliccia, l’iride oculare o i capelli. Le melanine sono le responsabili della colorazione dei capelli e anche dell’abbronzatura.

Esistono vari tipi di melanina. I capelli rossi, specificamente, sono dovuti a livelli molto alti di un sottotipo particolare, la feomelanina, che ha, a sua volta, delle varianti dal colore rossiccio o giallastro. Contemporaneamente è basso il livello di eumelanina, che invece è bruna. Come accennammo in un articolo sui capelli rossi, chimicamente le due molecole sono molto simili, e ai chimici piace rappresentare le prime con un disegno di questo tipo che rappresenta gli atomi e i legami che compongono la molecola:

Feomelanina, formula di struttura chimica. Le frecce indicano che c'è proseguimento in un polimero con altre molecole della stessa. Photo credits: Roland Mattern, Wikimedia commons
Feomelanina, formula di struttura chimica. Le frecce indicano che c’è proseguimento in una catena con altre stesse molecole. Photo credits: Roland Mattern, CC BY-SA via Wikimedia commons

Le sue funzioni non si esauriscono nella “tintura”, la melanina assorbe le radiazioni solari proteggendo da ustioni e melanomi, nonché da danni alla vista. Infatti, le persone albine sono molto più sensibili alla luce solare e tendono a soffrire di fotofobia.
Negli invertebrati svolge addirittura una funzione autoimmune contro i patogeni. La melanina è stata rinvenuta anche in alcune cellule nervose, seppure con funzioni non ancora del tutto chiarite. 

Le cellule che la producono si chiamano melanociti e nei mammiferi sono le uniche cellule che producono pigmenti.
I diversi livelli di melanina non dipendono tanto dalla quantità di melanociti, quanto piuttosto dall’espressione dei geni che in queste cellule regolano la sintesi melanica. Mutazioni genetiche possono aumentarne il livello e, se selezionate positivamente dall’ambiente, il carattere si può diffondere fino a fissarsi in una popolazione.

Per la precisione, si parla di melanismo propriamente detto quando, per via di una mutazione genetica, compare un esemplare la cui espressione di melanina è notevolmente maggiore, detto melanico, a partire da genitori non melanici in una popolazione complessivamente non melanica. Non si parla di melanismo quando un carattere come un manto nero è già fissato nella popolazione, risultando omogeneo nella stessa.

Esiste poi una condizione clinica, chiamata melanosi, che corrisponde a un improvviso aumento della pigmentazione della cute, delle mucose o di altri tessuti per abnorme deposizione di melanina, ma non è da confondersi con la normale produzione del pigmento dall’origine.

Ad esempio, nella prima foto qui di seguito possiamo vedere due esemplari di marasso (Vipera berus) presso lo zoo di Copenaghen, di cui uno è melanico:

Due esemplari di Vipera berus di cui uno melanico, zoo di Copenaghen. Photo credits: Malene Thyssen, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

Nella seguente seconda foto con un grosso micione vediamo invece una pantera nera, per la precisione una variante melanica di una femmina di leopardo (Panthera pardus) in una riserva naturale in Sud Africa. Il nome generico pantera viene riferito a qualunque grosso felide in una variante melanica, non solo i leopardi: sono relativamente comuni anche i giaguari neri. In questa foto è interessante notare come il manto non sia totalmente nero, ma lungo il corpo si riescono ancora a intravedere le tipiche chiazze. Tutte le pantere mantengono lo stesso schema a chiazze del manto, tuttavia nelle varianti melaniche se l’espressione di melanina è sufficientemente grande la trama maculata si confonde con l’intera pelliccia:

Leopardo femmina melanico. Rhino & Lion Nature Reserve, Kromdraai. South Africa. Photo credits: Gary Whyte, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons


La terza foto è molto importante per tutti i biologi perché mostra la farfalla punteggiata delle betulle (Biston betularia). Questo lepidottero è importante perché è un esempio celebre di come operi il meccanismo della selezione naturale. Quello a sinistra è un comune esemplare selvatico di Biston betularia, la varietà detta typica. La sua colorazione bianca è adatta a confondersi con la corteccia della betulla, di un grigio molto chiaro. Ciò rappresenta un vantaggio evolutivo, poiché potenziali predatori come gli uccelli possono non riuscire a vedere le farfalle, che sopravvivono e trasmettono i propri geni alla discendenza. In biologia si parla di mimetismo criptico o criptismo in questo aso. Discorso diverso per gli occasionali individui mutanti che mostrano una livrea nera, che spiccano particolarmente sulle cortecce di betulla, come punti neri su di un foglio bianco, divenendo facili prede:

Photo credits: Martinowsky, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

 

Difatti, fino all’800 queste farfalle erano in larga parte bianche, mentre quelle nere erano rarissime. Cosa accadde però in questo secolo? Con la rivoluzione industriale, numerose fabbriche iniziarono a emettere fumi di carbone, soprattutto in Inghilterra nei pressi di importanti poli produttivi come a Manchester, Sheffield o Liverpool. Interi boschi iniziarono a ricoprirsi di fuliggine, che scuriva enormemente la corteccia delle betulle. Ecco così verificarsi un cambiamento ambientale che rimescola le carte in tavola dell’equilibrio ecologico: le farfalle bianche ora sono vulnerabili, appariscenti sui tronchi ricoperti di fuliggine, mentre quelle nere (denominate di varietà carbonaria proprio per questo motivo) iniziano a mimetizzarsi, a sopravvivere e a trasmettere alla discendenza i propri geni. Molti naturalisti e biologi nel corso dell’800 constatarono un’improvvisa inversione nella frequenza di queste due varietà nei pressi delle grandi città industriali, con la variante scura divenuta predominante. Almeno fino a quando non si iniziò a ridurre l’inquinamento e le cortecce tornarono a schiarirsi.

Infine, nella quarta foto osserviamo la variante melanica del pesce Poecilia mexicana, normalmente di colore giallo-verde. A scopi commerciali in acquariofilia la vendita di questa variante si è diffusa molto:

Varietà melanica di Poecilia mexicana. La varietà originaria prevede una livrea giallo-verde. Photo credits: Marrabbio – Opera propria, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

 

Approfondimenti:

  • Robinson, R. (1970). “Inheritance of black form of the leopard Panthera pardus”. Genetica41: 190–197. doi:10.1007/BF00958904PMID 5480762.
  • Arjen E. van’t Hof, Pascal Campagne, Daniel J. Rigden, Carl J. Yung, Jessica Lingley, Michael A. Quail, Neil Hall, Alistair C. Darby, Ilik J. Saccheri. The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element. Nature, 2016; 534 (7605): 102 DOI:10.1038/nature17951
  • Majerus, M. E. (2009). Industrial melanism in the peppered moth, Biston betularia: an excellent teaching example of Darwinian evolution in action. Evolution: Education and Outreach, 2(1), 63-74.
  • Amyloid/Melanin distinctive mark in invertebrate immunity A Grimaldi1 , R Girardello1 , D Malagoli2 , P Falabella3 , G Tettamanti1 , R Valvassori1 , E Ottaviani2 , M de Eguileor1 1 Department of Biotechnology and Life Science, University of Insubria, Via J. H. Dunant 3, 21100 Varese, Italy 2 Department of Life Sciences, University of Modena and Reggio Emilia, Via Campi 213/D,41125 Modena, Italy 3 Dipartimento di Biologia, Difesa e Biotecnologie Agro-Forestali, University of Basilicata, via dell’Ateneo Lucano 10, 85100 Potenza, Italy
  • http://www.albinismo.it/faq-albinismo-50/197-a-che-cosa-serve-la-melanina

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