Braune Haut und buntes Obst

Die braune Haut bei Menschen und die kräftig gefärbten Früchte haben eines gemein: Sie dienen dem Schutz vor den ultravioletten Strahlen der Sonne. Deren UVB-Anteil ist nämlich kraftvoll genug, um - ob in den Zellen unserer Haut oder denen des Obstes - Radikale zu bilden und die Erbsubstanz gefährlich zu schädigen.

In unserer Haut sind Melanine für den UV-Schutz zuständig. Die Synthese dieser Polymere startet mit einer Aminosäure, die sonst Eiweißen als Baustein dient: dem Tyrosin. Zentral für die Katalyse der Melaninbildung ist das Enzym Tyrosinase. Wird Melanin allein aus Tyrosinen gebildet, entsteht Eumelanin. Das hat eine schwarz-dunkelbraune Farbe. Dient zusätzlich die schwefelhaltige Aminosäure Cystein der Synthese, entsteht das hellere, eher rötliche Phäomelanin. Beide Farbstoffe werden ständig gebildet. Ihr Mischungsverhältnis ist genetisch festgelegt und bestimmt Hauttyp und Haarfarbe. Bei blassen Menschen und solchen mit roten Haaren ist der Anteil an Phäomelanin besonders hoch.

Die Melaninsynthese ist hochspezialisierten Pigment-Zellen, auch Melanozyten genannt, anvertraut. Die sitzen, verteilt zwischen den Stammzellen der hornbildenden Keratinozyten, am Grunde der obersten Hautschicht, der Epidermis.

Unsere Urahnen waren, wahrscheinlich so wie heutige Afrikaner südlich der Sahara, Südinder und australische Aborigines, reich mit Melanocyten gesegnet. Durch eine dunkle Haut wurde der evolutionäre Verzicht auf die vor sengender Sonne schützende Körperbehaarung möglich. Erst als Menschen auch gemäßigtere Breiten besiedelten, brachten hellhäutige Mutationen einen Vorteil. Vermutlich hat die dadurch verbesserte Vitamin-D-Bildung den Ausschlag gegeben. So konnte sich die bleiche Variante, die in jedem Frühjahr neu Anlauf nehmen muss, um sich zu schützen, verbreiten.

Der in den Melanozyten produzierte Farbstoff bildet zusammen mit Proteinen und Lipiden kleine Pigmentkörner, die in sogenannte Vesikel verpackt werden. Über lange Zellausläufer werden die benachbarten Zellen damit beliefert. Einer Schutzkappe gleich legt sich der Farbstoff über alle Zellkerne. Dabei gilt, je dunkler die Kappe, desto besser der Schutz.

Trifft intensive Sonnenstrahlung unsere Haut, wird mehr vom Melanin bildenden Enzym Tyrosinase gebildet: Wir bräunen. Wie schnell und effizient das geschieht, ist genetisch fixiert.

So erfolgreich die Melanine uns gegen UVB-Strahlung schützen, gegen die langwelligeren UVA-Strahlen sind sie machtlos. Die durchdringen mühelos die Epidermis. Zwar greifen sie unsere Erbsubstanz nicht an, dennoch geschieht in der darunter liegenden Lederhaut höchst Unerwünschtes: Der Kollagenabbau wird aktiviert und dadurch die Spannkraft der Haut verringert. Deshalb führt zu häufiges Sonnenbaden zu Falten und vorzeitiger Hautalterung.

Die breite Farbpalette beim Obst lässt ahnen, dass das chemische Spektrum der dort wirkenden Schutzstoffe viel breiter ist als bei unseren Melaninen. Trotzdem ist der Schutzmechanismus der gleiche. Die Strahlungsenergie der Sonne wird blitzschnell in Wärme umgewandelt. Die kann zwar immer noch schlimme Folgen haben, aber DNA-schädigende Radikale bilden sich nicht.