Rupert Riedl und Melanine: Unterschied zwischen den Seiten

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'''Rupert Riedl''' (* [[22. Februar]] [[1925]] in [[Wien]]; † [[18. September]] [[2005]] ebenda) war ein [[Österreich|österreichischer]] [[Zoologe]]. Riedl wurde vor allem bekannt für seine Arbeiten auf dem Gebiet der [[Meereskunde|Meeresforschung]] (Biologie der Meereshöhlen, Fauna und Flora des Mittelmeers) sowie zur [[Systemtheorie der Evolution]] und zur [[Evolutionäre Erkenntnistheorie|Evolutionären Erkenntnistheorie]]. In seinem späteren Leben beschäftigte er sich auch mit Gesellschafts- und Umweltfragen. Er war Gründungspräsident des [[Club of Vienna]].


== Leben ==
'''Melanine''' (von {{ELSalt|μέλας}} ''mélas'' „schwarz“) sind dunkelbraune bis schwarze oder gelbliche bis rötliche [[Pigment (Biologie)|Pigmente]], die die Färbung der [[Haut]], [[Haar]]e, [[Feder]]n und [[Auge]]n bewirken, außer bei [[w:Albinismus|Albinismus]]. Chemisch handelt es sich um [[Copolymer]]e mit [[w:Indol|Indol]]verbindungen als Untereinheiten. Sie kommen in  Wirbeltieren und Insekten, als [[Farbstoff]] in der Tinte von [[w:Tintenfische|Tintenfische]]n (siehe [[w:Sepia (Farbstoff)|Sepia]]) und auch in Mikroorganismen und Pflanzen vor. Melanine entstehen durch die enzymatische [[Oxidation]] des [[w:Tyrosin|Tyrosin]]s (enzymatische Bräunung). Gebildet wird Melanin bei Wirbeltieren in den [[Melanozyten]] der Haut sowie in der [[Aderhaut]]<ref>''Pschyrembel. Klinisches Wörterbuch.'' De Gruyter, 255. Auflage. Berlin/New York 1986, ISBN 3-11-007916-X, S. 1041.</ref> und [[Iris (Auge)|Iris]] des Auges.<ref>[http://www.aerztekammer-bw.de/20buerger/30patientenratgeber/a_f/albinismus.html Was ist Albinismus?]</ref> Beim Menschen und anderen [[Primaten]] kommt '''Neuromelanin''', dessen dortige Funktion unklar ist, in der [[Substantia nigra]] des [[Gehirn]]s vor. Neuromelanin entsteht durch die [[Oxidation]] zytosolischer [[w:Katecholamine|Katecholamine]], beispielsweise [[Dopamin]]. <ref>M. Gerlach u.&nbsp;a.: [http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1046/j.1471-4159.1995.65020923.x  ''Mössbauer Spectroscopic Studies of Purified Human Neuromelanin Isolated from the Substantia Nigra.''] In: ''Journal of Neurochemistry'', 1995, 65 (2), 923–926. {{DOI|10.1046/j.1471-4159.1995.65020923.x}}</ref> Die genaue Struktur und Funktion des Neuromelanins sind derzeit noch unklar. Nach heutigem Wissensstand scheint dieser Melanintyp im Gehirn eher schützende, [[w:Antioxidans|antioxidative]] Eigenschaften zu besitzen.
Als Sohn des Bildhauers [[w:Josef Franz Riedl|Josef Franz Riedl]] begann Rupert Riedl 1945 ein Studium der Bildenden Künste, Medizin, Anthropologie und Zoologie an der Universität Wien und promovierte nach 12 Semestern 1951 im Fach [[Zoologie]]. 1956 wurde er Dozent für vergleichende Anatomie und Systematik und vier Jahre später erlangte er seine Habilitation und Professur am Zoologischen Institut der Universität Wien. Seine Tätigkeit führte ihn in die USA, wo er 1968 ''Full Professor'' und ''Research Professor of Marine Sciences'' an der [[w:University of North Carolina at Chapel Hill|University of North Carolina]] in [[w:Chapel Hill (North Carolina)|Chapel Hill]] wurde.  


Zurückgekehrt war Rupert Riedl ab 1971 Vorstand des Zoologischen Institutes Wien und i.&nbsp;V. Vorstand des Institutes für Humanbiologie, beide an der [[w:Universität Wien|Universität Wien]] sowie visiting professor der University of North Carolina.  
== Struktur ==
Trotz langjähriger Bemühungen ist es bisher nicht gelungen, die exakte Struktur eines Melanins aufzuklären. Es gilt als sicher, dass es sich um [[Copolymer]]e handelt, deren Untereinheiten [[w:Indol|Indol]]verbindungen sind, die hauptsächlich über C-C-Bindungen verknüpft sind. Die Schwierigkeit liegt in der [[Löslichkeit|Unlöslichkeit]] der Melanine in jedem Lösungsmittel, in ihrer ausgeprägten [[Heterogenität]] und im Fehlen von wohldefinierten spektralen oder physikochemischen Signalen. Außerdem sind sie schwer von biologisch gleichzeitig entstehenden [[Protein]]en zu trennen.<ref>Pezzella, Alessandro, et al. „An integrated approach to the structure of Sepia melanin. Evidence for a high proportion of degraded 5, 6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid units in the pigment backbone.“ Tetrahedron 53.24 (1997): 8281-8286.</ref><ref>Banerjee, Aulie, Subhrangshu Supakar, and Raja Banerjee. „Melanin from the nitrogen-fixing bacterium Azotobacter chroococcum: a spectroscopic characterization.“ PloS one 9.1 (2014): e84574.</ref>
Eine Übersicht zur Melaninbildung, Untersuchungsmethoden und Strukturelementen finden sich in zwei der folgenden Standardwerke zu Chemie und Biologie der Melanine<ref>R.A. Nicolaus „Melanins“, Hermann Verlag, Paris 1968</ref><ref>G. Prota „Melanins and Melanogenesis“, Academic Press 1992</ref>


Von 1983 bis 1990 fungierte Rupert Riedl als Vorstand des Instituts für Zoologie und Anthropologie an der Universität Wien. In dieser Zeit produzierte er mit dem österreichischen Fernsehen [[w:ORF|ORF]] fünf Dokumentarfilme mit dem Titel ''„Die Gärten des Poseidon: wie lebt und stirbt das Mittelmeer“''. Er war auch Mitbegründer des [[w:Konrad Lorenz Institut für Evolutions- und Kognitionsforschung|Konrad-Lorenz-Instituts für Evolutions- und Kognitionsforschung]] am ehemaligen Wohnsitz von [[Konrad Lorenz]] in Altenberg im Jahre 1989. Er wurde danach auch  Vorstandsvorsitzender des Altenberger Instituts und Herausgeber der Zeitschrift ''Evolution and Cognition''. Ab 1999 nahm er diese Funktion nur noch als Ehrenpräsident wahr.  
== Melanin beim Menschen ==
Melanin tritt beim Menschen vor allem in zwei Varianten auf: eine braun-schwärzliche ('''Eumelanin'''), die sich von den [[Aminosäuren]] [[w:Tyrosin|Tyrosin]] und [[w:Levodopa|Levodopa]] ableitet, und eine hellere gelblich-rötliche ('''Phäomelanin''') Variante, die [[schwefel]]haltig ist. Es gibt auch andersfarbige Varianten, sogenannte Allomelanine, die aus [[w:Hydroxybenzol|Hydroxybenzol]]en entstehen. Diese finden sich vorwiegend in Pflanzen, Pilzen und Bakterien. Fast immer treten die Melanine als Mischtypen auf und sind zusätzlich mit Lipiden oder Eiweiß verknüpft.


Gleichzeitig gründete Rupert Riedl analog zum [[w:Club of Rome|Club of Rome]] den  ''Club of Vienna'', der sich mit interdisziplinären wissenschaftlichen und gesellschaftspolitischen Fragen beschäftigt. Auch nach seiner Emeritierung im Jahr 1995 hielt Rupert Riedl noch bis kurz vor seinem Tod Lehrveranstaltungen an der Universität ab. In seinen Vorlesungen war die Evolution ein wichtiges Thema. Dabei kritisierte er die Faktoren Darwins als unzureichend; die ''Mutation'' bezeichnete er als „blinden Konstrukteur“, die ''Selektion'' als „kurzsichtigen Opportunisten“.<ref>[[w:Franz Stuhlhofer|Franz Stuhlhofer]]: ''Charles Darwin. Weltreise zum Agnostizismus''. Berneck 1988, S. 14.</ref> Riedl vermutete eine Art Vorselektion bereits im Bereich der Gene (da die Selektion im Bereich der Phäne viel zu aufwendig wäre und daher die „Ordnung des Lebendigen“ niemals zustande gebracht haben könnte). Insgesamt betrachtete er das Naturgeschehen und insbesonderen die evolutionäre Entwicklung von Organismen als ein System von vernetzten Beziehungen:
Die Melanine in der menschlichen Haut und den Haaren sind Mischformen aus Eumelaninen und den schwefelhaltigen Phäomelaninen. Das Mischungsverhältnis dieser beiden Melanintypen ist mitbestimmend für den Hauttyp eines Menschen. Dabei ist der Gehalt an Phäomelanin in tiefrotem Haar besonders hoch und nimmt über braune zu schwarzen Haaren hin ab. Die Melaninbildung wird durch UVB-Strahlung angeregt und es dient vermutlich als Lichtschutz vor dem schädlichen Einfluss der [[UV-Strahlung]] der Sonne. Eines der Hauptargumente für die UV-Schutzfunktion ist die Beobachtung, dass stark pigmentierte Bevölkerungsgruppen in geringerem Maße an sonneninduziertem Hautkrebs („[[w:Melanom|Melanom]]“) erkranken als schwächer pigmentierte Bevölkerungsgruppen. Inzwischen sind auch die photochemischen Prozesse, welche Melanin zu einem hervorragenden UV-Filter machen, untersucht worden. Es wurde gezeigt, dass Melanin mehr als 99,9 % der Strahlungsenergie in harmlose Wärme umwandelt.<ref name="Meredith">{{cite journal |author=Meredith, Paul; Riesz, Jennifer |title=Radiative Relaxation Quantum Yields for Synthetic Eumelanin |url= |journal= Photochemistry and photobiology |volume=79 |issue=2 |pages=211–216 |year=2004 |pmid= |issn=}}</ref>
:„Die Strategie der Genesis, so behaupte ich, kennt Ursachen-Verknüpfungen in Form von Ketten nur im kleineren und nur Netze von Ursachen im ganzen. Und kein Ding in der realen Welt erklärt sich allein aus einer Richtung, jedes aus einem System von Wirkungen, deren selber es eine ist.“<ref>Rupert Riedl: ''Die Strategie der Genesis.'' München/Zürich 1976, S. 21.</ref>
Dies geschieht durch die ultraschnelle [[w:innere Umwandlung|innere Umwandlung]] (engl. ''internal conversion'') vom elektronisch angeregten Zustand in Vibrationszustände des Moleküls. Durch diese ultraschnelle Umwandlung verkürzt sich die Lebensdauer des angeregten Zustandes. Dadurch wird verhindert, dass sich freie Radikale bilden. Der angeregte Zustand des Melanins ist sehr kurzlebig, und deshalb bietet es einen exzellenten [[w:Photoprotektion|Photoschutz]].


Riedl wurde am [[w:Neustifter Friedhof|Neustifter Friedhof]] in Wien bestattet.
Rothaarige Personen haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, Melanome zu entwickeln. Deswegen wird angenommen, dass dieser Melanintyp die Haut weniger effizient schützt.<ref name="meduniwien">Medizinische Universität Wien – AKH consilium: {{Webarchiv|url=http://hauttumoren-boesartige.universimed.com/ |wayback=20100612013459 |text=''Hautkrebs (Malignes Melanom)'' |archiv-bot=2019-05-01 01:48:29 InternetArchiveBot }}</ref>


== Forschungsreisen ==
Durch genetische Veranlagung bzw. durch im Laufe der Zeit erworbene Schäden an der Erbsubstanz kann die Synthese des Melanins gestört sein. Eine verminderte Bildung führt zu einer [[w:Hypopigmentierung|Hypopigmentierung]]. Ist die Produktion blockiert, so fehlen auch die Farbmittel in Haut, Haaren und Augen, wodurch sich eine sehr helle weiße Haut, eine ungewöhnlich helle Haarfarbe und blau, blaugraue oder grüne Augen ergeben, die je nach Einfallswinkel des Lichts ''rot'' erscheinen können. Man spricht von [[w:Albinismus|Albinismus]] und bezeichnet die betroffenen Organismen als Albinos. Bei Überproduktion ([[w:Hyperpigmentierung|Hyperpigmentierung]]) treten vermehrt dunkle Flecken in der Haut auf ([[w:Leberfleck|Leberfleck]]e, [[w:Sommersprossen|Sommersprossen]]), die bösartig ([[w:Malignes Melanom|Melanom]]) werden können. Die Melaninproduktion kann durch den Wirkstoff [[w:Rucinol|Rucinol]] gezielt unterbrochen werden.
Rupert Riedl unternahm mehrere Forschungsreisen. Darunter von:
* 1948–1949 Leiter der ersten österreichischen Nachkriegsexpedition mit [[w:Heinz Löffler (Limnologe)|Heinz Löffler]] in Sizilien und in der nordafrikanischen Inselwelt („Unterwasser-Expedition Austria“)  
* 1950–1952 Studienaufenthalte an verschiedenen Meeresstationen im Mittelmeerraum und an der Nordsee
* 1952 Leiter der Österreichischen „Tyrrhenia-Expedition“. Während der Expedition entstand der Film [[w:Lichter unter Wasser|Lichter unter Wasser]].


Seine Forschungsarbeiten in North Carolina befassten sich vorwiegend mit dem Sandlückensystem der Küsten, dem [[w:Mesopsammon|Mesopsammon]], dessen ökologische Bedeutung Riedl in den Vordergrund stellte. Dabei wurden viele neue Arten, speziell aus dem Stamm der [[w:Kiefermündchen|Kiefermündchen]] (''Gnathostomulida'') entdeckt.
Wissenschaftler der [[w:Johannes Gutenberg-Universität Mainz|Universitäten in Mainz]] und [[w:Christian-Albrechts-Universität zu Kiel|Kiel]] haben 2016 weitere Details zum molekularen Mechanismus der enzymkatalysierten Oxidation der Melaninbildung aufgedeckt. Im Zentrum dieser Untersuchungen stehen die Aktivitäten der Enzyme [[w:Tyrosinase|Tyrosinase]] und [[w:Polyphenoloxidase|Catecholoxidase]].<ref>{{Literatur|Autor=Even Solem, Felix Tuczek, Heinz Decker|Titel=Tyrosinase versus Catechol Oxidase. One Asparagine Makes the Difference|Sammelwerk=Angewandte Chemie International Edition|Band=55|Nummer=8|Verlag=WILEY Online Library|Datum=2016-02-18|Seiten=2884–2888|ISSN=1521-3773|DOI=10.1002/anie.201508534}}</ref>


Anlässlich seines 80. Geburtstags erschienen zusätzlich zu seinem wissenschaftlichen Werk einige zusammenfassende Bücher, darunter eine Zusammenfassung seines Weltbilds ''„Meine Sicht der Welt“'' und seine Autobiographie ''„Neugierde und [[Staunen]]“''.
== Melanin bei Pilzen ==
Eine wissenschaftliche Arbeit aus dem Jahr 2007 berichtet von [[Pilze]]n, die wahrscheinlich mittels Melanin ionisierende Strahlung in für ihren Organismus nutzbare Energie umwandeln ([[w:radiotrophe Pilze|radiotrophe Pilze]]).<ref>Ekaterina Dadachova et al.: ''Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi'', in: ''PLoS ONE'' 2(5), [[doi:10.1371/journal.pone.0000457]].</ref>


== Werke ==
Ausdrücklich hervorgehoben wird, dass die Rolle des Melanins bei der Energieerzeugung im Organismus nach wie vor unklar ist. Klar ist lediglich, dass bei den aus Proben aus dem versiegelten [[w:Katastrophe von Tschernobyl|Kernreaktorblock 4 von Tschernobyl]] stammenden Pilzen
* ''Fauna und Flora der Adria.'' Parey. 1963.
* eine höhere [[Stoffwechsel]]rate gegeben war, wenn sie mit Melanin angereichert wurden, als bei unbehandelten Pilzen,
* ''Biologie der Meereshöhlen.'' Blackwell Wissensch. 1966.
* bei der Energieerzeugung Veränderungen in der [[Elektronenkonfiguration]] der [[Elektronenhülle]] ihres Melanins nachgewiesen wurden. Dies weist auf ein verändertes [[Energieniveau]] hin, das bei der Erzeugung von Energie auch zu erwarten ist,
* ''Fauna und Flora des Mittelmeeres.'' Parey. 1983.
* eine auf das Vierfache gestiegene [[Reduktion (Chemie)|Reduzierung]] von [[w:Nicotinamidadenindinukleotid|NAD+]] zu beobachten ist, wenn sie bestrahlt werden. Dabei handelt es sich um einen Stoffwechselvorgang.
* ''Die Ordnung des Lebendigen: Systembedingungen der Evolution.'' Parey, Hamburg/Berlin 1975.
* ''Die Strategie der Genesis. Naturgeschichte der realen Welt.'' Piper, München 1976.
* ''Order in Living Systems: A Systems Analysis of Evolution.'' Wiley, New York 1978 (Übersetzung von: ''Die Ordnung des Lebendigen'').
* ''Über die Biologie des Ursachendenkens; ein evolutionistischer, systemtheoretischer Versuch.'' In: ''Mannheimer Forum'' 78/79. Mannheim. 1978/79.
* ''Biologie der Erkenntnis: Die stammesgeschichtlichen Grundlagen der Vernunft.'' Parey, Berlin/Hamburg 1980.
* ''Die Folgen des Ursachendenkens.'' In: [[Paul Watzlawick]] (Hrsg.): ''Die erfundene Wirklichkeit. Wie wissen wir, was wir zu wissen glauben?'' Piper, München/Zürich 1981, S. 67–91.
* ''Evolution und Erkenntnis.'' Piper, München 1982.
* mit Franz Kreuzer (Hrsg.): ''Evolution und Menschenbild.'' Hoffmann und Campe, Hamburg 1983.
* ''Die Spaltung des Weltbildes. Biologische Grundlagen des Erklärens und Verstehens.'' Parey, Berlin/Hamburg 1985.
* mit [[w:Franz Wuketits|Franz Wuketits]] (Hrsg.): ''Die Evolutionäre Erkenntnistheorie: Bedingungen Lösungen Kontroversen.'' Parey, Berlin/Hamburg 1987.
* ''Kultur: Spätzündung der Evolution? Antworten auf Fragen an die Evolutions- und Erkenntnistheorie.'' Piper, München 1987.
* ''Begriff und Welt: Biologische Grundlagen des Erkennens und Begreifens.'' Parey, Berlin/Hamburg 1987.
* ''Der Wiederaufbau des Menschlichen. Wir brauchen Verträge zwischen Natur und Gesellschaft.'' Piper, Zürich 1988.
* ''Anpassungsmängel der menschlichen Vernunft.'' In: L. Bauer, H. Matis (Hrsg.): ''Evolution - Organisation - Management. Zur Entwicklung und Selbststeuerung komplexere Systeme.'' Duncker & Humblot, Berlin 1989, S.&nbsp;39–54.
* ''Die Gärten des Poseidon. Wie lebt und stirbt das Mittelmeer?'' Ueberreuter, Wien 1989.
* ''Grenzen der Adaptierung.'' In: A. Fenk (Hrsg.): ''Evolution und Selbstbezug des Erkennens.'' Böhlau, Wien/Köln 1990.
* ''Wahrheit und Wahrscheinlichkeit. Biologische Grundlagen des Für-Wahr-Nehmens.'' Parey, Hamburg, Berlin 1992.
* ''Darwin, Zeus und Russels Huhn. Gespräche im Himmel und auf Erden.'' Kremayr & Scheriau, Wien 1994.
* ''Mit dem Kopf durch die Wand: die biologischen Grenzen des Denkens.'' Klett-Cotta, Stuttgart 1996.
* mit M. Delpos: ''Die Ursachen des Wachstums.'' Kremayr & Scheriau, Wien 1996.
* mit M. Delpos (Hrsg.): ''Die Evolutionäre Erkenntnistheorie im Spiegel der Wissenschaften.'' WUV, Wien 1996.
* ''Strukturen der Komplexität: Eine Morphologie des Erkennens und Erklärens.'' Springer, Berlin/Heidelberg 2000.
* ''Zufall, Chaos, Sinn. Nachdenken über Gott und die Welt.'' Kreuz, Stuttgart 2002.
* ''Die unheilige Allianz. Bildungsverlust zwischen Forschung und Wirtschaft.'' Fakultas, Wien 2002.
* ''Riedls Kulturgeschichte der Evolutionstheorie.'' Springer, Berlin/Heidelberg 2003.
* ''Clarissa und das blaue Kamel. Zeitreisen am Rande Europas.'' Seifert, Wien 2003.
* ''Meine Sicht der Welt.'' Seifert, Wien 2004.
* ''Kein Ende der Genesis. Wir und unsere Staaten.'' Czernin, Wien 2004.
* ''Neugierde und Staunen. Autobiographie.'' Seifert, Wien 2004.
* ''Weltwunder Mensch oder Wie wir gemacht sind.'' Seifert, Wien 2005.
* ''Der Verlust der Morphologie.'' Seifert, Wien 2006.


== Weblinks ==
Bei einer um den Faktor 500 erhöhten [[w:Strahlenbelastung]] war die Aktivität des [[Stoffwechsel|Metabolismus]] von ''Wangiella dermatitidis'' und ''[[w:Cryptococcus neoformans|Cryptococcus neoformans]]'' [[w:Signifikanz (Statistik)|signifikant]] höher im Vergleich zur normalen Aktivität unter der [[Radioaktivität#Entstehung und Vorkommen von Radioaktivität|natürlichen Strahlenbelastung]].
* {{DNB-Portal|118745174}}
* [http://www.rupertriedl.org Website zu Rupert Riedl], betrieben von Leopoldine Riedl
* [http://www.clubofvienna.org/assets/Uploads/dokumente/curricula/riedl.pdf Curriculum] (Club of Vienna)
* [http://derstandard.at/?url=/?id=2179094 Nachruf] in: ''Der Standard,'' 19. September 2005
* [http://www.zeitzug.com/index.php?option=com_content&view=article&id=9&Itemid=9 Auszüge aus Briefen]
* [http://www.mediathek.at/trefferliste/searchword/czoxMjoiUnVwZXJ0IFJpZWRsIjs=/ Vorträge und Interviews von und mit Rupert Riedl] im Onlinearchiv der [[Österreichische Mediathek|Österreichischen Mediathek]]


== Einzelbelege ==
== Einzelnachweise ==
<references />
<references />


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== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Tyrosin-Stoffwechsel|Tyrosin-Stoffwechsel}}
* [http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/278398.html populärwissenschaftlicher Artikel 1 zur Arbeit von Casadevalls Team]
* [https://www.heise.de/tp/features/Astronautennahrung-aus-Tschernobyl-3413646.html populärwissenschaftlicher Artikel 2 zur Arbeit von Casadevalls Team]


{{SORTIERUNG:Riedl, Rupert}}
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Version vom 3. August 2019, 15:20 Uhr

Vier Tage alte Embryonen des Zebrabärblings, unten eine Albino-Mutation ohne Melanin

Melanine (von griech. μέλας mélas „schwarz“) sind dunkelbraune bis schwarze oder gelbliche bis rötliche Pigmente, die die Färbung der Haut, Haare, Federn und Augen bewirken, außer bei Albinismus. Chemisch handelt es sich um Copolymere mit Indolverbindungen als Untereinheiten. Sie kommen in Wirbeltieren und Insekten, als Farbstoff in der Tinte von Tintenfischen (siehe Sepia) und auch in Mikroorganismen und Pflanzen vor. Melanine entstehen durch die enzymatische Oxidation des Tyrosins (enzymatische Bräunung). Gebildet wird Melanin bei Wirbeltieren in den Melanozyten der Haut sowie in der Aderhaut[1] und Iris des Auges.[2] Beim Menschen und anderen Primaten kommt Neuromelanin, dessen dortige Funktion unklar ist, in der Substantia nigra des Gehirns vor. Neuromelanin entsteht durch die Oxidation zytosolischer Katecholamine, beispielsweise Dopamin. [3] Die genaue Struktur und Funktion des Neuromelanins sind derzeit noch unklar. Nach heutigem Wissensstand scheint dieser Melanintyp im Gehirn eher schützende, antioxidative Eigenschaften zu besitzen.

Struktur

Trotz langjähriger Bemühungen ist es bisher nicht gelungen, die exakte Struktur eines Melanins aufzuklären. Es gilt als sicher, dass es sich um Copolymere handelt, deren Untereinheiten Indolverbindungen sind, die hauptsächlich über C-C-Bindungen verknüpft sind. Die Schwierigkeit liegt in der Unlöslichkeit der Melanine in jedem Lösungsmittel, in ihrer ausgeprägten Heterogenität und im Fehlen von wohldefinierten spektralen oder physikochemischen Signalen. Außerdem sind sie schwer von biologisch gleichzeitig entstehenden Proteinen zu trennen.[4][5] Eine Übersicht zur Melaninbildung, Untersuchungsmethoden und Strukturelementen finden sich in zwei der folgenden Standardwerke zu Chemie und Biologie der Melanine[6][7]

Melanin beim Menschen

Melanin tritt beim Menschen vor allem in zwei Varianten auf: eine braun-schwärzliche (Eumelanin), die sich von den Aminosäuren Tyrosin und Levodopa ableitet, und eine hellere gelblich-rötliche (Phäomelanin) Variante, die schwefelhaltig ist. Es gibt auch andersfarbige Varianten, sogenannte Allomelanine, die aus Hydroxybenzolen entstehen. Diese finden sich vorwiegend in Pflanzen, Pilzen und Bakterien. Fast immer treten die Melanine als Mischtypen auf und sind zusätzlich mit Lipiden oder Eiweiß verknüpft.

Die Melanine in der menschlichen Haut und den Haaren sind Mischformen aus Eumelaninen und den schwefelhaltigen Phäomelaninen. Das Mischungsverhältnis dieser beiden Melanintypen ist mitbestimmend für den Hauttyp eines Menschen. Dabei ist der Gehalt an Phäomelanin in tiefrotem Haar besonders hoch und nimmt über braune zu schwarzen Haaren hin ab. Die Melaninbildung wird durch UVB-Strahlung angeregt und es dient vermutlich als Lichtschutz vor dem schädlichen Einfluss der UV-Strahlung der Sonne. Eines der Hauptargumente für die UV-Schutzfunktion ist die Beobachtung, dass stark pigmentierte Bevölkerungsgruppen in geringerem Maße an sonneninduziertem Hautkrebs („Melanom“) erkranken als schwächer pigmentierte Bevölkerungsgruppen. Inzwischen sind auch die photochemischen Prozesse, welche Melanin zu einem hervorragenden UV-Filter machen, untersucht worden. Es wurde gezeigt, dass Melanin mehr als 99,9 % der Strahlungsenergie in harmlose Wärme umwandelt.[8] Dies geschieht durch die ultraschnelle innere Umwandlung (engl. internal conversion) vom elektronisch angeregten Zustand in Vibrationszustände des Moleküls. Durch diese ultraschnelle Umwandlung verkürzt sich die Lebensdauer des angeregten Zustandes. Dadurch wird verhindert, dass sich freie Radikale bilden. Der angeregte Zustand des Melanins ist sehr kurzlebig, und deshalb bietet es einen exzellenten Photoschutz.

Rothaarige Personen haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, Melanome zu entwickeln. Deswegen wird angenommen, dass dieser Melanintyp die Haut weniger effizient schützt.[9]

Durch genetische Veranlagung bzw. durch im Laufe der Zeit erworbene Schäden an der Erbsubstanz kann die Synthese des Melanins gestört sein. Eine verminderte Bildung führt zu einer Hypopigmentierung. Ist die Produktion blockiert, so fehlen auch die Farbmittel in Haut, Haaren und Augen, wodurch sich eine sehr helle weiße Haut, eine ungewöhnlich helle Haarfarbe und blau, blaugraue oder grüne Augen ergeben, die je nach Einfallswinkel des Lichts rot erscheinen können. Man spricht von Albinismus und bezeichnet die betroffenen Organismen als Albinos. Bei Überproduktion (Hyperpigmentierung) treten vermehrt dunkle Flecken in der Haut auf (Leberflecke, Sommersprossen), die bösartig (Melanom) werden können. Die Melaninproduktion kann durch den Wirkstoff Rucinol gezielt unterbrochen werden.

Wissenschaftler der Universitäten in Mainz und Kiel haben 2016 weitere Details zum molekularen Mechanismus der enzymkatalysierten Oxidation der Melaninbildung aufgedeckt. Im Zentrum dieser Untersuchungen stehen die Aktivitäten der Enzyme Tyrosinase und Catecholoxidase.[10]

Melanin bei Pilzen

Eine wissenschaftliche Arbeit aus dem Jahr 2007 berichtet von Pilzen, die wahrscheinlich mittels Melanin ionisierende Strahlung in für ihren Organismus nutzbare Energie umwandeln (radiotrophe Pilze).[11]

Ausdrücklich hervorgehoben wird, dass die Rolle des Melanins bei der Energieerzeugung im Organismus nach wie vor unklar ist. Klar ist lediglich, dass bei den aus Proben aus dem versiegelten Kernreaktorblock 4 von Tschernobyl stammenden Pilzen

  • eine höhere Stoffwechselrate gegeben war, wenn sie mit Melanin angereichert wurden, als bei unbehandelten Pilzen,
  • bei der Energieerzeugung Veränderungen in der Elektronenkonfiguration der Elektronenhülle ihres Melanins nachgewiesen wurden. Dies weist auf ein verändertes Energieniveau hin, das bei der Erzeugung von Energie auch zu erwarten ist,
  • eine auf das Vierfache gestiegene Reduzierung von NAD+ zu beobachten ist, wenn sie bestrahlt werden. Dabei handelt es sich um einen Stoffwechselvorgang.

Bei einer um den Faktor 500 erhöhten w:Strahlenbelastung war die Aktivität des Metabolismus von Wangiella dermatitidis und Cryptococcus neoformans signifikant höher im Vergleich zur normalen Aktivität unter der natürlichen Strahlenbelastung.

Einzelnachweise

  1. ↑ Pschyrembel. Klinisches Wörterbuch. De Gruyter, 255. Auflage. Berlin/New York 1986, ISBN 3-11-007916-X, S. 1041.
  2. ↑ Was ist Albinismus?
  3. ↑ M. Gerlach u. a.: Mössbauer Spectroscopic Studies of Purified Human Neuromelanin Isolated from the Substantia Nigra. In: Journal of Neurochemistry, 1995, 65 (2), 923–926. doi:10.1046/j.1471-4159.1995.65020923.x
  4. ↑ Pezzella, Alessandro, et al. „An integrated approach to the structure of Sepia melanin. Evidence for a high proportion of degraded 5, 6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid units in the pigment backbone.“ Tetrahedron 53.24 (1997): 8281-8286.
  5. ↑ Banerjee, Aulie, Subhrangshu Supakar, and Raja Banerjee. „Melanin from the nitrogen-fixing bacterium Azotobacter chroococcum: a spectroscopic characterization.“ PloS one 9.1 (2014): e84574.
  6. ↑ R.A. Nicolaus „Melanins“, Hermann Verlag, Paris 1968
  7. ↑ G. Prota „Melanins and Melanogenesis“, Academic Press 1992
  8. ↑ Meredith, Paul; Riesz, Jennifer: Radiative Relaxation Quantum Yields for Synthetic Eumelanin. In: Photochemistry and photobiology. 79, Nr. 2, 2004, S. 211–216.
  9. ↑ Medizinische Universität Wien – AKH consilium: Hautkrebs (Malignes Melanom) (Memento vom 12. Juni 2010 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft (bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis)
  10. ↑  Even Solem, Felix Tuczek, Heinz Decker: Tyrosinase versus Catechol Oxidase. One Asparagine Makes the Difference. In: Angewandte Chemie International Edition. 55, Nr. 8, WILEY Online Library, 18. Februar 2016, ISSN 1521-3773, S. 2884–2888, doi:10.1002/anie.201508534.
  11. ↑ Ekaterina Dadachova et al.: Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi, in: PLoS ONE 2(5), doi:10.1371/journal.pone.0000457.

Weblinks

 Wikibooks: Tyrosin-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien


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