Forskare har för första gången "oblandat" det svarta pigmentet som färgar vår hud och ger bananer deras fläckar.

Forskare vid Ohio State University gjorde arbetet med eumelanin, en form av melanin som producerar bruna eller svarta färger.

Melanin är viktigt för människokroppen:det fungerar som ett naturligt solskydd, skyddar DNA från skador orsakade av solens ultravioletta strålar. Det förstör också fria radikaler i kroppen och hindrar metalljoner från att skada organ.

Men trots att jag vet allt detta, forskare vet inte en av de mest grundläggande sakerna om melanin, sa Bern Kohler, senior författare till studien, publiceras idag i tidskriften Kemivetenskap .

"Den mest grundläggande frågan som kan ställas om ett pigment är vad som ger det dess färg, sa Kohler, Ohio Eminent Scholar och kemiprofessor vid Ohio State.

"Och vi har inget svar på det. Så vi blandade i princip upp färgen svart för att avslöja de underliggande färgerna."

Kohler sa att förståelsen av melaninets struktur är avgörande för vetenskapliga framsteg inom medicin och materialvetenskap.

"Ett av de riktigt stora pusslen med melanin - och det förvånar alltid forskare som inte är melaninexperter - är att vi inte har en struktur för melanin. Tänk på DNA-dubbelhelixen:vi var tvungna att känna till strukturen för den dubbelspiralen innan vi kunde förstå vad som hände med DNA. Att känna till strukturen är ofta hur vi gör framsteg inom vetenskapen, " han sa.

"Eumelanin är detta brunsvarta pigment som finns i all vår hud och hår, och det är verkligen intressant för en spektroskopist – och det är vad jag är – eftersom det absorberar ljusets alla spektrala komponenter. Detta gör det attraktivt för solenergi och andra applikationer där det är viktigt att fånga all energi i solljus."

Tänk på att ett barn leker med färger och lär sig om färger, sa Kohler. De kombinerar gult och blått och blir grönt. De kombinerar rött och gult och blir orange. Men kombinera alla färger, och resultatet blir en djup, lerig svart.

"Det är melanin, " sa han. "Och vi ville veta vad som krävdes för att göra det - vilka små färgmolekyler som finns i den. "

Kohlers team, som inkluderade postdoktorn Christopher Grieco i Ohio State och doktoranden Forrest R. Kohl, har arbetat på ett svar på den frågan. Svarar på det, han sa, kan öppna dörren för framtida upptäckter som kan bidra till att göra bättre solskyddsmedel.

För att ta ett steg i den vetenskapliga riktningen, forskarna skapade eumelanin i laboratoriet. Sedan använde de extremt korta ljuspulser som var kortare än en miljondels en miljondels sekund för att leta efter olika pigment.

Vissa ljusabsorberande material är konstruerade som kristaller, i en symmetrisk, förutsägbar ordning. Melanin är inte konstruerat på det sättet, sa Kohler. Istället, den består av kromoforer – delar av molekyler som ger saker sin färg – sammansatta på ett till synes slumpmässigt sätt, oordnat sätt.

För att förstå mer om strukturen av melanin, Kohler och hans team undersökte dessa kromoforer, tog sedan bort några med korta ljuspulser för att se vad som skulle hända med pigmentet. Skulle pigmentets färg ändras, till exempel? Skulle de andra kromoforerna fylla tomrummet?

"Tänk på det som din FM-radio i din bil, ", sade Kohler. "Du kan ställa in den på många olika stationer eftersom var och en sänder över ett begränsat spektrum av radiofrekvensspektrumet. Istället för att sända radiovågor, melaninkromoforerna absorberar ljusvågor med högre frekvens, och vi ville bestämma hur mycket av det elektromagnetiska spektrumet som är upptaget av varje kromoforstation."

"Det vi frågade var hur många stationer som finns där ute? Inom det synliga spektrumet finns det många kromoforer som absorberar vid olika frekvenser eller bara ett fåtal som använder det mesta av den möjliga bandbredden?"

Vad de hittade, väsentligen, är att inställning av en smal ljuspuls över det synliga spektrumet kan slå av några av dessa stationer – några kromoforer – åt gången, lämnar efter sig andra kromoforer som absorberar olika färger.

"I våra experiment, när vi blev av med en station, vi stötte på nya stationer, " sa han. "Och vad vi såg är att dessa olika kromoforer inte riktigt pratar med varandra. De beter sig lite oberoende av varandra."