Люди, живущие вблизи экватора, обычно имеют более темный цвет кожи, чем те, кто живет дальше. Это связано с естественным отбором, действующим на человеческие популяции на основе воздействия УФ-излучения. Районы с интенсивным солнечным светом имеют более высокие уровни УФ-излучения, которое может повредить кожу и вызвать проблемы со здоровьем. Наличие большего количества меланина, пигмента, который делает кожу темнее, помогает защититься от повреждения УФ-излучением. Таким образом, со временем человеческие популяции вблизи экватора эволюционировали, чтобы иметь более темный цвет кожи посредством естественного отбора.
Земля получает больше всего прямого солнечного света на экваторе. Интенсивность УФ-излучения увеличивается экспоненциально по мере уменьшения широты и приближения к экватору. Районы, расположенные ближе к экватору, получают больше УФ-излучения по нескольким основным причинам:
– Солнечный свет падает на Землю наиболее прямо на экваторе, не рассеиваясь и не поглощаясь, поскольку лучи проходят под углом через атмосферу. Районы, расположенные дальше от экватора, получают солнечный свет под меньшими углами.
– Озоновый слой, который поглощает УФ-излучение В, естественным образом тоньше вблизи экватора.
– Вблизи экватора меньше облачности и осадков, поэтому солнечные лучи чаще достигают поверхности.
– Часы солнечного света более постоянны в течение года вблизи экватора. В более отдаленных местах в зимние месяцы меньше световых часов.
Разница в воздействии УФ-излучения может быть существенной. Например, в полдень в день летнего солнцестояния:
– Кито, Эквадор (1° к югу от экватора) получает 2953 мкВт/см2 УФ-излучения
– Осло, Норвегия (60° к северу от экватора) получает 1099 мкВт/см2 УФ-излучения
Это почти в 3 раза больше УФ-излучения в Кито по сравнению с Осло. Экватор явно испытывает гораздо более высокие уровни УФ-облучения круглый год.
Основная проблема интенсивного воздействия УФ-излучения заключается в том, что оно повреждает кожу и может привести к различным проблемам со здоровьем:
– UVB-излучение поглощается ДНК и вызывает генетические мутации и рак кожи. Вблизи экватора уровень заболеваемости раком кожи и другими видами рака, связанными с УФ-излучением, намного выше, чем вдали от него.
– UVA-излучение разрушает фолат в кровотоке и вызывает опасный дефицит фолата. Недостаток фолата особенно опасен во время беременности.
– Воздействие УФ-излучения также подавляет функции иммунной системы, повышая вероятность инфекционных заболеваний.
– Солнечные лучи вредят глазам, вызывая катаракту, дегенерацию желтого пятна и другие проблемы со зрением. Эти проблемы более распространены вблизи экватора.
Помимо риска рака и дефицита питательных веществ, сильные солнечные ожоги от чрезмерного УФ-излучения сами по себе могут быть довольно болезненными и опасными. Незащищенные светлокожие люди на экваторе могут очень быстро получить волдыри от солнечных ожогов.
Меланин — это пигмент, который придает коже, волосам и глазам цвет. Он поглощает и рассеивает УФ-излучение, защищая более глубокие слои кожи. Существует два типа меланина:
– Эумеланин бывает коричневого и черного оттенков. Он обеспечивает более сильную защиту от УФ-излучения.
– Феомеланин бывает красного и желтого цвета. Он обладает более слабым защитным эффектом.
Люди с темно-коричневой или черной кожей и волосами, в которых преобладает эумеланин, имеют лучшую защиту от УФ-излучения. Альбиносы, у которых полностью отсутствует меланин, наиболее уязвимы.
Концентрация меланина определяется клетками-меланоцитами, которые производят и распределяют гранулы меланина. Более активные меланоциты приводят к повышению уровня меланина и более темной окраске.
Когда кожа подвергается воздействию УФ-излучения, меланоциты усиливают выработку меланина, чтобы защитить ДНК в клетках кожи от повреждений. Этот процесс повышения уровня меланина приводит к загару. Косвенно синтез витамина D, который обеспечивается лучами UVB, также повышает выработку меланина.
Популяции, проживающие в течение длительного времени вблизи экватора, получали интенсивное круглогодичное воздействие ультрафиолета. Это создало эволюционное селективное давление, которое благоприятствовало людям с высоким уровнем защитного эумеланина.
Наоборот, в более высоких широтах с меньшим воздействием ультрафиолета выживание было легче как для темнокожих, так и для светлокожих людей. Таким образом, ни один цвет кожи не был строго выбран.
За тысячи поколений естественный отбор привел к появлению темнопигментированных экваториальных популяций и более светлой кожи в более облачных северных регионах:
| Расположение | Уровень воздействия УФ-излучения | Средний цвет кожи |
|---|---|---|
| Центральная Африка | Очень высокий | Темно-коричневый |
| Северная Европа | Низкий | Бледно-розовый |
Эта общая градация цвета кожи коренных народов по широте была подтверждена глобальными исследованиями, хотя на местные оттенки кожи влияют и другие факторы.
Некоторые ключевые механизмы естественного отбора для темной кожи вблизи экватора включают:
– **Преимущество выживания** – более темная кожа защищала людей от разрушения фолиевой кислоты, рака кожи и других угроз в условиях высокой ультрафиолетовой радиации. Люди со светлой кожей имели меньше шансов выжить и размножиться.
– **Половой отбор** – более темная кожа считалась привлекательной как признак здоровья. Более светлая кожа, подверженная ожогам или язвам, считалась менее желательной.
– **Выбор партнера** – люди имели тенденцию выбирать партнеров с более темной кожей, что приводило к получению потомства с более темной кожей.
Благодаря этому естественному отбору темная пигментация кожи распространилась вблизи экватора, в то время как светлая пигментация доминировала на севере. Однако, поскольку люди мигрировали в последнее время, эти тенденции ослабли, что позволило цветам кожи смешиваться в разных регионах.
Хотя воздействие УФ-излучения и адаптация меланина являются ключевыми факторами различий цвета кожи в зависимости от широты, на местные тона кожи повлияли и другие селективные силы, в том числе:
– **Диета** – Естественные диеты с высоким содержанием определенных питательных веществ и жиров приводят к более темной коже, даже при низком уровне УФ-излучения. Например, высокое потребление рыбы.
– **Сексуальные тенденции** – Колоризм в рамках культур заставляет людей эстетически отдавать предпочтение более светлой или более темной коже.
– **Культурные практики** – Такие традиции, как раскрашивание тела, временно затемняют кожу. Методы обработки пищевых продуктов влияют на питательные вещества, влияющие на пигментацию.
– **Одежда** – Более плотный покров кожи блокирует УФ-излучение, снижая естественный загар и отбор для выработки меланина.
– **Высота** – Более высокие высоты подвергаются более интенсивному воздействию УФ-излучения, что также способствует более темной коже.
Таким образом, в то время как УФ-излучение и адаптация меланина объясняют основной глобальный градиент цвета кожи от экватора к полюсам, местное питание, культура, одежда и экология приводят к уникальным вариациям и исключениям.
Подводя итог, можно сказать, что популяции вблизи экватора со временем развили более темную пигментацию кожи, в первую очередь из-за естественного отбора путем интенсивного воздействия УФ-излучения. Более высокие уровни меланина защищали здоровье и выживание ранних людей в этих регионах, что привело к биологической адаптации. Это также демонстрирует мощное влияние давления окружающей среды на формирование физиологии организмов посредством естественного отбора. Понимание эволюционных корней вариаций цвета кожи человека помогает осознать, как мы приспособились к среде обитания во всем мире.