첨가물 ≫ 색소 ≫ 천연색소

색의 역할 : 멜라닌의 역할

Color 역할
- 생존 : 빛을 모아 생명을 만든다
- 소통 : 신호, 유혹, 과시, 경고
- 보호 : 위장, 변색, 의태
- 보호 : 자외선 차단
- 식물의 번식 : 꽃과 과일의 유혹
- 동물의 생존 : 음식 찾기
- 생리적 작용 , 심리적 작용 　

- 티로신 -> 멜라닌

(Wonders of Life) 멜라닌은 언제 진화했나?

▶ 자외선의 맹렬한 습격에 대한 나의 신체반응은 뭘까? 그것은 멜라닌이라는 색소를 생성하는 것, 즉 간단히 말해서 선탠을 하는 것이다.

멜라닌melanin은 사실상 모든 동물에서 발견된다. 인간의 경우, 이 어두운 색소는 피부 밑에 있는 멜라닌세포melanocyte 안에서 발견된다. 고에너지 자외선 광자가 우리의 피부에 빗물처럼 쏟아져내릴 때, 피부 밑에 자리잡은 민감한 분자들이 손상될 가능성이 있다. UV로 인한 손상에 특히 취약한 DNA가 망가지면 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에, 멜라닌이 1차방어선으로 나선다. 멜라닌이 고에너지 광자의 악영향에서 세포를 보호하는 비결은 그 분자구조에 있다. 멜라닌은 복잡한 분자로서, 자신이 처한 신체부위에 따라 다양한 구조의 중합체polymer를 형성한다.
그러나 멜라닌의 핵심은 일련의 탄소원자 고리이며, 그것들은 이동하는 전자들의 바다로 연결되어 있다. 태양에서 날아온 고에너지 광자가 전자들 중 하나를 때리면, 분자가 쪼개지는 대신 피코초pico-second(1조분의 1초) 만에 에너지가 소멸된다. 그 짧은 순간에 위협적인 광자가 흡수되면서 에너지는 모두 열로 전환된다니, 그저 놀랍기만 하다. 멜라닌의 효율은 너무 뛰어나, 유해한 UV의 99.9퍼센트 이상을 흡수함으로써 세포를 손상에서 보호한다. 그리고 이 과정에서 온전하게 살아남은 멜라닌은 새로운 싸움을 준비한다.
멜라닌은 다양한 형태로 자연에 편재遍在한다. 심지어 인간의 뇌 깊숙한 곳에도 존재하지만, 그 기능은 알 수 없다. 세균이나 균류와 같은 미생물들도 멜라닌을 이용하여 UV로부터 자신을 보호한다. 이는 멜라닌과 같은 색소의 사용방법이 지구의 생명사에서 매우 일찍 진화하여, 생명의 기본요소로 일찌감치 자리매김했음을 시사한다. 그것은 생물이 빛과 상호작용함으로써 자신을 손상으로부터 지켜내는 수단이다.
그러나 심해의 열수분출공hydrothermal vent에서 대부분의 시간을 보냈던 초기생물들에게는 멜라닌이 부적절했을 것이다. UV는 심해에 살던 생물이 해수면으로 처음 올라와 궁극적으로 지상에 정착할 때 처음 직면했던 도전 중 하나였을 테니 말이다.


 
- 이은희 : 과학저술가

자외선을 막는 천연 보호막

- 자외선 3대 발암물질

사람의 피부색이 저마다 차이가 나는 것은 우리 피부를 구성하고 있는 세포 중 하나인 멜라닌 세포(melanocyte) 덕분입니다. 옛사람들도 햇빛을 오래 받으면 피부색이 어두워지는 것 정도는 알고 있었습니다. 인간의 피부를 이루는 세포 중에는 멜라닌세포가 존재합니다. 이 멜라닌 세포는 티로시나제(tyrosinase), TRP1, TRP2 등 세 가지 효소의 영향을 받아 멜라닌이라는 어두운 색을 띤 물질을 만들어냅니다.햇빛 속에 포함된 자외선은 세포에 해롭기 때문에, 자외선이 피부에 닿게 되면 우리 몸은 자체 보호막을 가동합니다. 멜라닌 세포가 멜라닌을 많이 만들어 주변 피부 세포에 고루고루 나누어 주는 것이죠. 검은색의 멜라닌은 자외선을 흡수해 자외선이 피부 깊숙이 침투하는 것을 막아주고, 세포에게 해를 입히는 유해산소나 유리기를 제거하는 일도 하여 피부의 건강을 유지시켜 줍니다. 같은 양의 자외선을 쬐었을 때, 피부가 검은 사람보다 흰 사람에게서 피부암 발생 비율이 월등히 높게 나타나는 것은 멜라닌이 지닌 세포 보호 효과 덕분입니다.  

참고로 자외선이 왜 세포에 해로울까요? 세포 안에 존재하는 유전물질인 DNA는 모두 네 가지 염기로 구성되어 있는데, 이들은 반드시 정해진 염기와 짝을 이루도록 구성되어 있습니다. 즉, DNA를 구성하는 염기는 A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민)의 4종류입니다. 그런데, 정상적으로는 항상 아데닌은 티민하고만, 구아닌은 시토신하고만 결합합니다. DNA계의 불문율인   셈이지요. 그런데 자외선은 이 불문율을 깨고 티민(T)과 티민(T)를 결합시켜 버립니다. 때문에 DNA상에 결합 오류가 생기게 되고, 잘못된 염기 결합으로 손상을 받은 DNA를 가진 세포는 결국 죽게 됩니다. 이 밖에도 자외선은 피부를 구성하는 결합조직을 파괴하거나 약화시키기도 합니다. 그래서 자외선을 많이 쬐면 피부가 검게 탈 뿐 아니라, 피부가 거칠어지기도 하고 주름도 쉽게 생긴답니다

에디오피아인의 피부색이 검은 것은

이처럼 사람의 피부색-눈동자 색과 머리카락 색까지 멜라닌의 양에 의해 결정됩니다. 에디오피아인의 피부색이 검은 것은 햇빛이 강한 지역에서 오랫동안 살아온 결과입니다. 짙은 피부색의 원인이 햇빛이었다는 것은 옛 사람들도 알고 있던 내용이지만, 그것은 결코 갑자기 일어났거나 혹은 피부로 피가 몰려서 일어난 것은 아닙니다. 오랜 세월을 두고, 환경에 잘 적응한 이들, 즉 햇빛의 양에 따라 적절한 멜라닌 세포를 만들 수 있는 사람들이 좀더 많은 후손을 남기는 일이 반복되면서, 햇빛이 강한 곳에는 짙은 피부색을 가진 이들이, 그렇지 못한 곳에서는 창백한 피부를 가진 이들이 나타나게 되었던 것이죠. 유독 에티오피아인 뿐 아니라, 사람들은 햇빛에 일정시간 이상 노출되면 피부색이 짙어집니다.


그런데 때로는 아무리 햇빛에 노출되어도 여전히 창백한 피부를 가진 이들도 있습니다. 바로 백색증(albino)을 가지고 태어난 이들이지요. 백색증은 멜라닌을 만드는 효소의 결핍 증상을 지닌 유전질환입니다. 정도에 따라 조금씩 차이는 있지만 완전한 전신성 백색증의 경우에는 피부가 창백하도록 하얗고, 머리카락을 비롯한 온몸의 모든 털이 흰색을 띠며, 눈에도 색소가 없어서 안쪽의 핏줄이 비쳐서 붉은색을 띠게 됩니다. 심지어 흑인임에도 백색증을 가지고 태어나면 백인보다 더 창백한 피부를 가질 수 있답니다.

우리는 흔히 멜라닌을 미백과 피부와 연관되어 생각하기 때문에 멜라닌이 피부에만 존재할 것이라고 생각하곤 합니다. 그러나 흥미롭게도 우리 몸 속에 멜라닌이 존재하는 또 다른 부위가 있으니, 그 곳은 바로 우리의 뇌입니다. 실제로 우리 뇌 속에는 흑색질(substantia nigra)라는 부위가 존재합니다. 이 부위에는 멜라닌을 많이 함유한 신경멜라닌세포들이 자리잡고 있어서 옅은 색을 가진 뇌의 다른 부위와는 달리 짙은 색을 나타냅니다. 뇌에 자리한 신경멜라닌세포들은 신경전달물질의 하나인 도파민(dopamine)을 분비하는 중요한 역할을 합니다.

뇌속에도 멜라닌이 있다
도파민은 신체 내에서 감정을 조절하고 기분을 좋게 만들며, 행동을 조절하는 등 여러 가지 역할을 하는 신경전달물질로, 인체의 건강을 위해 꼭 필요한 물질입니다. 따라서 뇌에서 신경멜라닌세포의 존재는 매우 중요하답니다. 만약 어떤 이유로 인해서든 뇌 속의 신경멜라닌세포가 파괴되면 퇴행성 신경질환의 일종인 파킨슨병의 증상이 나타나게 되지요. 전설의 복서였던 무하마드 알리를 손발조차 마음대로 움직이지 못하도록 만든 병이 바로 이것입니다. 파킨슨병의 원인은 알 수 없는 경우가 많지만, 알리의 경우에는 복서 시절에 머리에 반복적인 충격을 받은 후유증으로 파킨슨병을 앓게 되었다고 합니다. 파킨슨병에 걸린 이들은 흑색질 부위의 신경멜라닌 세포가 파괴됨으로 인해 도파민이 부족해져서 알리처럼 손발이 저절로 떨리거나 근육을 마음 먹은 대로 움직이지 못하는 증상을 겪게 됩니다.

흔히 우리는 인간을 구별할 때, 피부색에 따라 구별하곤 합니다. 이 때 피부색은 단지 인간이 지닌 물리적인 특징 중 하나일 뿐인데도, 누군가에게는 피부색의 차이가 곧바로 인성(人性)의 차이를 떠올리게 할 만큼 큰 의미를 지니기도 합니다. 인류 역사에서 피부색이 다르다는 이유 하나만으로 서로를 혐오하고 차별하고 심지어 죽이기까지 했던 일들은 일일이 그 예를 열거하기도 힘들 정도로 많이 일어났습니다. 문득 피부색의 차이는 그저 자신이 살던 곳에 열심히 적응한 결과로 나타난 물리적 차이일 뿐이라는 것을 옛 사람들도 알았다면, 지금처럼 피부색으로 사람을 가르는 문화적 악습은 나타나지 않았을지도 모른다는 생각이 듭니다. 비록 옛사람들은 몰랐더라도, 지금은 알게 되었으니 이제부터라도 이런 악습은 철저히 없애야 한다는 생각도 함께 말이죠.