Почему количество меланина и следовательно цвет загара у разных людей отличается кратко
Обновлено: 02.07.2024
Обладатели самой белой кожи находятся в северной Европе, которые относятся к нордическому типу. Обладатели самой черной кожи живут в областях западной Африки. У жителей Азии, кожа имеет желтоватый цвет. Но на самом деле, нет такого понятия, как, черные, белые или желтые. На самом деле цвет кожи имеет сотни оттенков, от светлого, до смуглого и коричневого.
Так в чем же причина данных различий в цвете кожи?
Объяснение существует. Это химические процессы, которые происходят в коже и теле человека . Существуют такие цветовые компоненты, под названием хромогены, которые находятся в тканях кожи, и которые сами по себе бесцветны.
Теперь, если представить, что человек не имеет хромогенов, или, что плохо работают его ферменты, то станет понятно, откуда взялось такое понятие как альбинос. Такая аномалия встречается по всему миру.
Сама по себе, кожа, которая не имеет в своих тканях каких либо веществ, имеет молочно-белый цвет. Но из-за наличия определенного пигмента, добавляется желтоватый оттенок.
Что касается кожи черного цвета, то здесь присутствует воздействие микроскопических гранул под названием меланин. Что интересно, меланин имеет коричневый цвет, но в большой концентрации, визуально воспринимается как черный. Другие оттенки могут вноситься в кожу благодаря красному цвету крови, которая циркулирует по крошечным сосудам.
Цвета кожи зависят от соотношения, так сказать, от того, какой из четырех основных цветов преобладает в ткани человеческой кожи.
Таким образом, комбинаций цветовых компонентов может быть достаточно много.
Интересно, что солнечный свет, имеет способность, вызывать в ткани кожи выработку меланина, то есть, черный пигмент. Этим можно отчасти объяснить, почему жители тропиков имеют темную кожу. Например, если вы загораете под солнцем в течение нескольких дней, то очевидно, что в вашей коже образуется больше меланина, что собственно мы и привыкли называть загаром!
Цвет коже придает пигмент содержащийся в ее клетках. В зависимости от зоны обитания человека, пигмента больше, либо меньше. Меланин предохраняет организм от излишнего ультрафиолетового действия солнечных лучей, поэтому, например, в тропиках, где высокая солнечная активность, у людей кожа темнее, чем у людей севера. Так же, количество пигмента в коже передается по наследству, поэтому для каждой нации или расы характерен свой оттенок кожи.
Во время пребывания на солнце, на открытых участках кожи вырабатывается меланин, его количество зависит от степени солнечной активности и времени пребывания на солнце. Образовавшийся пигмент воспринимается как загар.
Люди бывают разные: черные, белые, а еще коричневые: от светлого до темного. Цвет кожи меняется от континента к континенту. Откуда взялось подобное многообразие? От чего зависит цвет кожи человека? Что такое меланин? Давайте разберемся.
Меланин. Что это?
Если говорить медицинскими терминами то, меланин - это пигмент, синтезируемый в клетках кожи, называемыми меланоцитами. Интересно, что он присутствует у основной массы животных, в том числе и у человека. Именно пигмент меланин придает коже разнообразные оттенки. Он синтезируется в двух ведущих формах, цвет которых может меняться от желтого до темно-коричневого и черного. Эумеланин - это форма меланина, придающего коже коричневый цвет. Вторая форма меланина - феомеланин, который имеет красновато-коричневый оттенок. Благодаря феомеланину люди обладают веснушками или огненно-рыжими волосами.
Сегодня о генетике знает практически любой человек. Каждый из нас унаследовал от родителей набор хромосом, в том числе и отвечающих за цвет кожи человека. Чем больше в клетках активных генов, тем темнее цвет кожи. Не так давно можно было наблюдать уникальный случай в одной семье, где родились близнецы с разным цветом кожи. Но помимо генетической предрасположенности на выработку меланина влияют и внешние факторы.
Воздействие меланина на человека
Любой человек на нашей планете имеет приблизительно равное количество меланоцитов. Этот факт доказывает, что все люди на планете, будь то белокожие мужчины или чернокожие девушки, имеют одинаковые кожные покровы. Вопрос возникает в синтезе меланина отдельным организмом и некоторых внешних факторах. Под воздействием ультрафиолетового излучения кожа человека начинает производить большее количество меланина. Это способствует предотвращению повреждения ДНК в кожных покровах человека.
До сих пор этот процесс не исследован до конца, но благодаря защитной реакции организма наша кожа остается не поврежденной. А у людей, живущих в районе экватора, где солнечные лучи палят безжалостно, кожа приобрела свойственный ей смуглый цвет.
Сбой в программе
Но к сожалению, и в правилах есть исключения. Сегодня можно наблюдать редкое заболевание - альбинизм. Оно характеризуется отсутствием меланина в клетках кожи. Этот процесс наблюдается как у животных, так и у людей. Мы с удовольствием наблюдаем за белоснежными животными, например, можно видеть белого льва или великолепного белого павлина, но если такое происходит с человеком, это действительно трагедия. Человек не может длительно находиться на открытом солнце, его кожа мгновенно сгорает. Организм страдает от сильного облучения.
Есть еще один сбой в генетической программе, вызываемый прогрессирующей потерей меланоцитов, - витилиго. В этом случае кожа становится пятнистой. Какой бы цвет кожи человека ни преобладал, при этом заболевании она местами становится совершенно белой. И в результате темнокожий человек от природы может стать совершенно белым. К сожалению, на сегодняшний день генетические сбои неизлечимы.
Светлокожие жители планеты
Интересен тот факт, что представители белокожего населения составляют 40 % от всего человечества. Как мы уже говорили, генетически светлый цвет кожи человека обусловлен активностью меланина в клетках. Если учесть, что расселившиеся по планете люди имели характерные для определенной группы черты лица и цвет дермы, то со временем обособленность группы привела к образованию светлокожей расы. Основная масса таких людей живет в Европе, Азии и Северной Африке.
Цвет кожи человека, как уже говорилось, зависит также и от внешних факторов. Например, в Северной Европе люди обладают более светлой дермой, чем азиаты. Солнечные лучи менее активны на севере, и поэтому белым людям проще получать необходимый организму витамин Д. Хотя необходимо заметить, что есть северные народности, которые обладают достаточно смуглой кожей. По предположениям ученых, это зависит также от продуктов питания.
Интересно, что у людей со светлой кожей меланин в верхних слоях эпидермиса присутствует в единичных экземплярах. Цвет глаз также зависит от того, в каком слое радужной оболочки расположено большое количество меланина. Если это первый слой, то глаза будут карими, а если четвертый-пятый слои, то, соответственно, голубыми или зелеными.
Темнокожие люди
Основное население, имеющее темный цвет кожи, живет в Центральной и Южной Африке. Люди в этой климатической зоне подвержены интенсивному солнечному воздействию. А воздействие ультрафиолетового излучения вызывает в организме человека синтез меланина, который обладает защитной функцией. Результатом постоянного воздействия солнца и стала темная кожа.
Отличительной особенностью на генном уровне у людей с черной кожей является то, что их клетки вырабатывают меланин в большом количестве. К тому же, как выяснили ученые, верхний слой эпидермиса у таких людей полностью покрывает кожу пигментом. Этот факт придает коже окраску от коричневой до практически черной.
Интересный факт, что пигмент меланин появляется у человека еще в эмбриональном развитии. Но к моменту рождения меланоциты практически исчезают из организма малыша, а после рождения начинают интенсивно развиваться в кожном покрове. Многие люди удивляются, когда видят светлых малышей у темнокожей мамы. Дело в том, что дети рождаются светлыми и темнеют в течение следующих нескольких месяцев.
И в заключение
В данное время наука отталкивается от того, что цвет кожи человека - это результат адаптации определенной группы людей к интенсивности солнечного излучения в месте их обитания. Меланин в этом случае осуществляет защитные функции от ультрафиолетового излучения солнца, в отсутствие его кожа бы дряхлела очень быстро. Помимо старения, повышается возможность заболевания раком кожи.
Интересно, что у женщин кожа несколько светлее, чем у мужчин. Вот почему чернокожие девушки выглядят значительно светлее парней. У людей со светлой дермой это различие практически не заметно. К сожалению, в сегодняшнем мире цвет кожи зачастую порождает стереотипы. Разделение человечества по данному признаку нередко приводит к расовой дискриминации. Но ведь все мы принадлежим к одному виду и являемся людьми.
Фототипы кожи человека
Позже к этим фототипам добавили еще два, для пациентов с коричневой и черной кожей. Шкалу Фитцпатрика опробовали на тысячах людей, убедились в ее удобстве и используют по сей день. Конечно, подход не лишен недостатков. Во-первых, в устном интервью пациент необязательно точен, его ответы стоит проверять экспериментально. Во-вторых, оказалось, что шкала, разработанная прежде всего для европейцев, не очень годится для представителей других рас. Европейцы, азиаты, коренные американцы загорают по-разному!
Явление загара много лет тщательно изучалось, в основном в связи с проблемой рака кожи. Факт, что у представителей фототипа I по Фитцпатрику риск онкологических заболеваний кожи повышен. Как же работает загар?
Прежде всего, существуют два типа потемнения кожи. Мгновенный (быстрый) загар возникает уже после нескольких минут пребывания на солнце, пигментация достигает максимума примерно через час, а когда облучение прекращается, быстро спадает. Второй тип загара — отложенный (замедленный) проявляется через двое-трое суток после облучения и гораздо более устойчив, он может держаться неделями, а в некоторых случаях, при многократном облучении — даже месяцами. Различия между этими двумя типами не только во времени появления и исчезновения. Мгновенный загар вызывается преимущественно длинной частью ультрафиолетового спектра (А). За счет чего такая скорость, ведь синтез меланина требует времени? Оказывается, новые меланосомы при мгновенном загаре не образуются, однако происходит перераспределение имеющегося пигмента. В незагорелой светлой коже меланосомы находятся преимущественно в нижних слоях эпидермиса, но в ответ на излучение устремляются вверх, к поверхности. Моделирование показало, что только за счет такого перераспределения пигмента проникновение в кожу излучения, вызывающего повреждения ДНК, может снижаться почти в 12 раз. Правда, в реальности все не так радужно…
Кроме того, полагают, что под действием ультрафиолета А соединения — предшественники меланина, находящиеся в коже вне пигментных клеток, окисляются и превращаются в собственно меланин. Все это в сумме и приводит к тому, что кожа заметно темнеет.
С образованием новых меланосом и увеличением содержания меланина в коже связан замедленный загар, который вызывается преимущественно ультрафиолетом со средней длиной волны (B). Показано, что при регулярном облучении кожи в течение двух с половиной недель может почти вдвое возрасти число меланоцитов, а сами пигментные клетки увеличиваются в размерах. Ультрафиолет приводит к повышению уровня альфа-меланоцитстимулирующего гормона, который, в соответствии с названием, усиливает синтез пигмента, а также способствует восстановлению повреждений ДНК в самих меланоцитах.
Исследователи давно обратили внимание, что расы различаются не только цветом кожи, но и способностью к загару. Недаром шкала Фитцпатрика очень плохо работает с жителями Восточной Азии. Например, те корейцы, у которых, казалось бы, все признаки кожи I фототипа, способны к достаточно темному загару. У корейцев, которых ежедневно облучали ультрафиолетом B в медицинских целях, загар достигал максимума через пять недель, а чтобы кожа приобрела исходный бледный оттенок, требовалось от десяти недель до десяти месяцев.
Специалисты даже пытались разработать отдельную шкалу, например, для японцев, но такая схема оказалась плохо применима к другим азиатским популяциям. Судя по всему, для жителей Азии характерен более сильный загар, чем для европейцев. Кроме того, от солнца очень заметно темнеет кожа латиноамериканцев, хотя в этом они все же уступают монголоидам. Вообще, исследователи пришли к неожиданному выводу: чем смуглее от рождения человек, тем сильнее загар — видимо, хорошо пигментированная кожа и меланина производит больше. А что у самых темнокожих людей, африканцев?
Наблюдения показали, что представители популяций Западной Африки (например, йоруба), живущие в Ливерпуле, обладают существенно более светлой кожей, чем их соплеменники на исторической родине. И даже в Африке деревенские дети оказались темнее, чем их городские сверстники, посещавшие школу, — полагают, потому что последние чаще носили одежду и находились в помещении. Таким образом, загар знаком и чернокожим африканцам. Да еще какой!
Ученым удалось в строгом эксперименте сравнить способность загорать представителей разных рас — европеоидов, монголоидов и негроидов. Для этого у добровольцев облучались участки кожи на спине. Перед облучением и после того, как кожа получала определенную дозу ультрафиолета (одну минимальную эритемальную, MED), несколько раз делали биопсию облученных участков, чтобы сравнить число и распределение меланосом.
Количество пигментных клеток в необлученной коже оказалось одинаковым у трех рас. Плотность меланосом в клетках у европеоидов и монголоидов тоже совпала, а вот у африканцев она оказалась ожидаемо выше — в четыре раза. Через семь дней у всех испытуемых количество меланина в коже выросло на 5–10%. Конечно, это можно было наблюдать и невооруженным глазом, причем у азиатов облученная часть потемнела сильнее, чем у европейцев, а особенно бросались в глаза темные прямоугольники на спине африканцев — к статье прилагаются выразительные фото.
И дело, как я уже писал, не только в росте содержания меланина. Более половины пигмента поначалу сосредоточилось в самом нижнем слое эпидермиса. Через неделю меланин перераспределился, сместившись к поверхности кожи. Опять же, сильнее всего эта тенденция была выражена у африканцев. Выходит, они не только самые смуглые, но и загорают лучше всех.
Эволюционная роль загара всегда виделась исследователям более-менее очевидной: раз загар возникает в ответ на ультрафиолет, значит, он защищал наших предков от вредного солнца, причем особенно выгодной способность кожи менять цвет становилась в изменчивых условиях — в областях с резкой сменой сезонов, где летом палит солнце, а зимой вы его редко увидите. Недавно американский генетик Эллен Квиллен выдвинула интересную гипотезу. Вспомним, что коренные американцы несколько выбиваются из общего ряда популяций, красиво выстраивающихся по географической широте в соответствии с их цветом кожи. Такая тенденция в Америке тоже, конечно, есть, но выражена гораздо слабее, чем в Старом Свете. Квиллен указывает, что, согласно исследованиям (которых, правда, проведено немного), американские индейцы загорают лучше, чем европеоиды, и загар держится дольше. Быть может, эволюция их предков, попавших в Америку через Аляску и достаточно светлых, пошла по оригинальному пути: в отличие от популяций Старого Света, у индейцев прогрессировала не постоянная пигментация, а способность загорать. В субтропиках, в местности с переменной облачностью или при условии, что часть жизни проходит в лесу, а часть — на открытой местности, полезно быть то темным, то светлокожим.
Увы, мгновенный загар после облучения лампой типа А оказался обманчивым, хотя и выглядел неотличимо от загара, вызываемого ультрафиолетом B. Выяснилось, что в ответ на УФ-A меланин начинает лучше поглощать свет в видимом диапазоне… и хуже — в ультрафиолетовом! Визуально он темнеет, а проницаемость для вредных лучей лишь возрастает.
Ряд исследований подтвердил предположение ученых об обманчивости загара, возникающего при воздействии ультрафиолета А. В одной из таких работ участки кожи на спине каждого испытуемого регулярно облучали разным типом ультрафиолета в течение двух недель, в результате чего кожа потемнела. Визуально загар от ультрафиолета А, B или A + B был очень похож. Разница стала ясна, когда спустя неделю эти участки еще раз облучили более сильной дозой УФ (1,5 MED A + B), а потом сделали биопсию. Оказалось, что по количеству повреждений ДНК загорелый участок кожи, облучавшийся ранее ультрафиолетом А, ничем не отличается от контрольного, незагорелого. Загар не защитил даже от полутора MED — т.е. фактор защиты меньше 1,5. Даже самый слабый солнцезащитный крем спасает гораздо лучше, чем такой загар!
Фактор защиты от солнца (sun protection factor, SPF) — число, которое означает, во сколько раз больше солнечного излучения требуется, чтобы вызвать эритему на защищенной коже, чем на незащищенной. SPF = 10 — значит, для покраснений кожи потребуется 10 MED. Но это не значит, что вы сможете торчать на солнце в 10 раз дольше, ведь интенсивность ультрафиолета в течение дня меняется.
На участках, подвергавшихся ранее воздействию УФ-В или A+B, число повреждений ДНК заметно снизилось, особенно в глубоких слоях кожи. И понятно, почему: в облученной УФ-B коже стало больше пигментных клеток и меланина. В коже, которую облучали ультрафиолетом А, меланин перераспределился, но синтеза новых меланосом не происходило.
Должен с грустью сообщить: в процессе написания этой части книги я пришел к выводу, что больше никогда в своей жизни не буду загорать.
Я уважаю экспериментаторов, но никому не советую повторять такие опыты! Ходили слухи, что Джон Гриффин умер от рака кожи — последствий злоупотребления искусственным загаром. Но на самом деле причиной смерти журналиста в 1980 году стали сахарный диабет и связанные с ним осложнения.
Не забудем, однако, что в этой книге мы все рассматриваем сквозь призму эволюции. Если мгновенный загар не спасает от повреждений ДНК, почему такая особенность вообще возникла? Может быть, это защита от чего-то другого?
Вот какую гипотезу высказала группа норвежских ученых. Исследователи вспомнили о фолатах, которые распадаются под действием солнечных лучей. Главный враг фолатов — ультрафиолет B, но лишь малая его часть достигает кровеносных сосудов, пронизывающих дерму, так что фолаты в крови находятся вроде бы в относительной безопасности. До дермы добивают ультрафиолет А и более длинные световые волны, которые напрямую не вредят главной форме фолатов — 5-МТГФ. Однако в крови могут находиться соединения, которые под действием солнечного излучения вызывают химические изменения других веществ. Такие соединения — например, уропорфирин и рибофлавин — реагируют на ультрафиолет А и видимый свет, и фолаты, по мысли исследователей, могут распадаться под их влиянием. Исследователи проверили и убедились: сам по себе 5-МТГФ оказался устойчивым к ультрафиолету А. Однако при добавлении уропорфирина или рибофлавина фолат быстро, в течение нескольких минут, распадался. Для древнего человека, который жил на границе леса и открытой местности, требовалась защита, возникающая быстро, как только ты выскочил под экваториальное солнце. Возможно, считают ученые, функция мгновенного загара — поглощение УФ-А и видимого света, которые в противном случае вызывали бы распад фолатов.
Исследование 9000 белых американцев, проводившееся в 2009 году, показало, что в целом с загаром европейцев ассоциируются те же гены, что ответственны за цвет их волос или глаз. Помимо MC1R, это, например, знакомые нам MATP, TYR, OCA2. Правда, склонность к загару фиксировалась со слов испытуемых. Интересно, что аналогичное исследование монголов 2011 года (увы, числом поменьше — 345 человек) выявило несколько генов, которые, конечно, уже известны влиянием на пигментацию, но ни один из них не связан с загаром у европейцев. Монголоиды загорают не так, как европеоиды. Кстати, методика оценки загара на этот раз более надежная: путем сравнения цвета кожи на плече и на нижней части спины. Увы, это тоже неточно — не учитывается, сколько времени на солнце проводил каждый испытуемый.
Здесь я возвращаюсь к проблеме исследования загара: врожденную пигментацию изучать проще, надо всего лишь зафиксировать цвет на незагорелом участке. Для точной оценки реакции кожи на ультрафиолет нужно облучение определенной дозой УФ в контролируемых условиях. Провести такое на тысячах людей непросто. Да и не каждый захочет облучаться.
Читайте также: