الميلانوسوم

الميلانوسوم هو عُضَيّة موجودة في الخلايا الحيوانية، وهو موقع تخليق وتخزين ونقل الميلانين ، وهو الصباغ الأكثر شيوعًا الذي يمتص الضوء في المملكة الحيوانية . الميلانوسومات مسؤولة عن اللون والحماية الضوئية في الخلايا والأنسجة الحيوانية.

تُصنّع الميلانوسومات في الجلد في الخلايا الميلانينية ، وكذلك في العين في الخلايا الميلانينية المشيمية وخلايا الظهارة الصبغية الشبكية . وفي الفقاريات الدنيا، توجد في الخلايا الميلانينية أو الخلايا الصبغية . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

الميلانوسومات عضيات كبيرة نسبيًا، يصل قطرها إلى 500 نانومتر . ^{[ 1 ]} وهي محاطة بغشاء ثنائي الدهون ، وعادةً ما تكون مستديرة أو تشبه النقانق أو السيجار في شكلها. وقد تكون مجوفة في الطيور ^{[ 3 ]} وخُلد الماء . ^{[ 4 ]} ويظل شكلها ثابتًا لنفس النوع ونوع الخلية. ولها بنية دقيقة مميزة عند فحصها بالمجهر الإلكتروني ، وتختلف هذه البنية باختلاف نضج الميلانوسوم، ولأغراض البحث العلمي، يُستخدم أحيانًا نظام تصنيف رقمي.

تعمل الجسيمات الميلانينية المجوفة في الطيور على تعزيز سطوع الألوان المتلألئة في شعيرات الريش عن طريق زيادة معامل الانكسار بين الكيراتين والميلانين، وبين الميلانين والهواء داخل تجويف الجسيم الميلانيني. ومن العوامل الأخرى التي تزيد من نطاق الألوان المنتجة أن الجسيمات الميلانينية غالبًا ما تكون مسطحة ومنظمة على شكل هياكل نانوية . ^{[ 5 ]}

تعتمد الجسيمات الميلانينية في إنتاج صبغتها على إنزيمات معينة، وخاصة التيروزيناز ، التي تُصنّع بوليمرات الميلانين الكبيرة داخل الخلية. وقبل أن تُنتج كمية كافية من الصبغة لتُرى بالمجهر الضوئي، تُعرف باسم ما قبل الجسيمات الميلانينية.

يؤدي خلل أو غياب الإنزيمات المسؤولة عن تخليق الميلانين (في حالات مثل متلازمة شيدياك-هيغاشي ) إلى أنماط مختلفة من المهق .

في بعض الخلايا الصبغية، تبقى الجسيمات الصبغية ثابتة داخل الخلية. أما في خلايا أخرى، فيمكن للخلية أن تمدد سطحها طولياً على شكل نتوءات مؤقتة تُعرف بالأقدام الكاذبة ، والتي تحمل الجسيمات الصبغية بعيداً عن مركز الخلية، مما يزيد من فعالية الخلية في امتصاص الضوء.

تحدث عملية التكوّن الكاذب للأقدام الكاذبة (المعروفة أيضًا بعملية التسمير ) ببطء في الخلايا الميلانينية الجلدية استجابةً للأشعة فوق البنفسجية وإنتاج جسيمات ميلانينية جديدة وزيادة نقل هذه الجسيمات إلى الخلايا الكيراتينية المجاورة ، وهي خلايا سطح الجلد النموذجية. يحدث النقل عندما تبتلع بعض الخلايا الكيراتينية نهاية الأقدام الكاذبة للخلايا الميلانينية، والتي تحتوي على العديد من الجسيمات الميلانينية. ينقل الداينين ​​السيتوبلازمي الحويصلات التي تحتوي على الميلانين إلى مركز الخلية، مما يؤدي إلى عزل الجسيمات الميلانينية لنواة الخلية الكيراتينية، موفرًا بذلك حماية مثالية من الأشعة فوق البنفسجية. هذه التغيرات هي المسؤولة عن تسمير جلد الإنسان بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو ضوء الشمس.

في العديد من أنواع الأسماك والبرمائيات والقشريات والزواحف ، يمكن أن تكون الجسيمات الميلانينية متحركة للغاية داخل الخلية استجابة للتحكم الهرموني (أو العصبي في بعض الأحيان)، مما يؤدي إلى تغييرات مرئية في اللون تُستخدم للإشارات السلوكية أو الحماية الضوئية .

تحتوي الميلانوسومات الموجودة في بعض أنواع الأسماك على أصباغ تتحكم في لون قشورها . تقوم المحركات الجزيئية ، عند تلقيها إشارة، إما بنقل الميلانوسومات الحاملة للأصباغ إلى محيط الخلية، أو بتركيزها في مركزها. يُعد بروتين الداينين ​​مسؤولاً عن تركيز الميلانوسومات نحو مركز الخلية، أو الطرف السالب للأنيبيبات الدقيقة . في المقابل، يُعد بروتين الكينيسين مسؤولاً عن تشتيت الميلانوسومات إلى محيط الخلية، وهو محرك موجه نحو الطرف الموجب . ولأن الأطراف الموجبة للأنيبيبات الدقيقة تتجه نحو المحيط، فإن الكينيسين ينقل الميلانوسومات إلى المحيط. يؤدي تشتيت الميلانوسومات إلى المحيط إلى ظهور الخلية بلون أغمق، بينما يؤدي تركيزها نحو المركز إلى ظهورها بلون أفتح. هكذا يعمل نظام الحماية الضوئية للأسماك على المستوى الجزيئي. ^{[ 6 ]}

وقد تم العثور مؤخراً على الميلانوسومات في العناكب أيضاً. ^{[ 7 ]}

تعتمد التغيرات اللونية الجميلة والسريعة التي تُلاحظ في العديد من رأسيات الأرجل، مثل الأخطبوط والحبار ، على نظام مختلف، وهو عضو الصبغة . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تشمل الاكتشافات الحديثة (2008) التي أجراها عالم الحفريات الصيني شو شينغ ، ريشًا متحجرًا في تكوينات صخرية تعود إلى العصر الجوراسي (منذ 200 إلى 150 مليون سنة) وحتى أواخر العصر الباليوجيني والنيوجيني (منذ 66 إلى مليوني سنة). يحتوي الريش على بقايا كربون محفوظة، كان يُعتقد سابقًا أنها آثار بكتيريا قامت بتحليل أنسجة الريش؛ إلا أن هذه البقايا هي في الواقع بصمات عضوية مجهرية لجزيئات الميلانوسوم المتحجرة. لا تزال بعض هذه التراكيب تحتفظ بلون قزحي مميز لأنسجة الريش والفراء. يُعتقد أنه يمكن دراسة هذه التراكيب المجهرية بشكل أعمق للكشف عن الألوان والقوام الأصلية للأنسجة الرخوة في الحفريات. يقول ديريك بريغز، من فريق البحث بجامعة ييل : "يفتح اكتشاف التفاصيل الدقيقة في أحافير الريش آفاقًا واسعة لدراسة خصائص أخرى في الحفريات ذات الأجسام الرخوة، مثل الفراء وحتى الأعضاء الداخلية". ^{[ 10 ] [ 11 ]}

استُخدمت الجسيمات الميلانينية لاكتشاف الألوان الحقيقية لحفرية أنكيورنيس هوكسلي من قبل فريق تعاوني يضم أعضاء من متحف بكين للتاريخ الطبيعي ، وجامعة بكين ، وجامعة ييل ، ومتحف بيبودي للتاريخ الطبيعي ، وجامعة أكرون ، وجامعة تكساس في أوستن . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

كما تم العثور على الميلانوسومات في أحافير من التيروصورات من نوع Tupandactylus cf. imperator في تكوين كراتو الطباشيري السفلي، في حوض أراريب ، في البرازيل . ^{[ 14 ]}

يُعتقد أن الميلانوسومات تقوم بتوجيه بلمرة الميلانين عن طريق تكوين الأميلويد بواسطة البروتين Pmel17 ، الموجود بكميات وفيرة في الميلانوسومات. ^{[ 15 ]}

• صورة نسيجية: 08103loa – نظام تعلم علم الأنسجة في جامعة بوسطن - "الغطاء الخارجي: الجلد المصطبغ"