Элис Робертс - Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Несомненно, солнечный свет, в частности входящие в его состав ультрафиолетовые лучи, потенциально опасны для здоровья. В коже человека содержится несколько компонентов, действующих как естественная защита от солнца, один из них – пигмент меланин. Если вы проводите на солнце больше времени, чем обычно, в вашей коже вырабатывается больше меланина – так появляется загар. Причем такой механизм действует не только у людей со светлой кожей, более смуглые тоже загорают. Первые современные люди, переселившиеся в Евразию, скорее всего, имели темный тон кожи, отлично подходивший для их родной среды обитания. В солнечном климате большое количество меланина в коже помогает избежать солнечных ожогов, поэтому логично, что естественный отбор действовал в пользу более темного цвета кожи в экваториальных широтах. В то же время в тропиках через этот барьер проникает достаточное количество ультрафиолетового излучения, чтобы в коже происходил фотохимический синтез витамина D. Однако в менее солнечном климате темный тон кожи будет слишком эффективно препятствовать поглощению ультрафиолета, так что организм не сможет производить витамин в необходимом объеме. Дефицит витамина D приводит к серьезным последствиям, от неправильного функционирования иммунной системы до рахита, поэтому будет действовать естественный отбор: в северных широтах люди с более светлым тоном кожи получают важное преимущество для выживания и воспроизведения себе подобных, а значит, более велика вероятность, что они передадут свои гены потомству. Таким образом, любая случайная мутация, влияющая на производство меланина и обеспечивающая более светлый тон кожи, должна распространяться в популяции. По всей видимости, именно это и происходило. Чем дальше на север – тем бледнее цвет кожи у местных жителей. Как обитатели севера Европы, так и их соседи с севера Азии прошли через этот процесс адаптации к меньшему количеству солнечного света – однако за счет разных мутаций. Классический случай конвергентной эволюции: один и тот же результат достигается разными способами.

«Гипотеза витамина D», согласно которой бледный цвет кожи развился в результате приспособления к дефициту солнечного света в северных широтах, представляется весьма логичной. Тот факт, что сегодня у темнокожих людей, живущих в Великобритании и Северной Америке, чаще наблюдается дефицит витамина D, чем у светлокожих жителей тех же регионов, подтверждает данное предположение. Однако стройная теория была разрушена после тщательного измерения уровня содержания витамина D в организме живущих ныне людей. Исследования, в которых изучали зависимость концентрации витамина от количества поглощенных солнечных лучей, показали удивительные и неожиданные результаты. Как и предполагалось, чем больше времени человек проводит на солнце, тем выше содержание у него витамина D (до некоторых пределов). Ношение покрывающей кожу одежды ожидаемо вызывало снижение концентрации данного вещества в кровотоке. А вот при нанесении тонкого слоя солнцезащитного крема, предотвращающего ожоги, интенсивность синтеза витамина D не уменьшалась. То же самое происходило и в случае более темного тона кожи. Как ни странно, у темнокожих и светлокожих участников эксперимента, подвергавшихся одинаковому воздействию солнечного света, не наблюдалось различий в выработке витамина D.

Данное исследование позволяет заключить, что у темнокожих людей витамин D вырабатывается так же эффективно, как и у светлокожих. На первый взгляд, это открытие может обрушить все наши теории об эволюции цвета кожи человека. Но нужно найти объяснение нескольким любопытным наблюдениям: по мере продвижения на север цвет кожи коренного населения действительно становится более бледным, а люди с темной кожей на самом деле больше страдают от недостатка витамина D в северных странах.

Первый факт заставляет нас задаться вопросом о том, как происходят эволюционные изменения, а они не всегда связаны с полезной мутацией генов. Иногда подобные изменения вызываются практически нейтральными с точки зрения естественного отбора мутациями, которые распространяются в популяции в результате процесса, который называется дрейфом генов. По сути своей, это процесс, основанный на случайности. Возможно, по мере миграции наших предков на север сильное давление отбора по такому признаку, как темная кожа – защищающая от солнечных ожогов и рака кожи, – постепенно ослабевало. В таком случае мутации, вызывавшие более светлый тон кожи, больше не отбраковывались и могли распространиться благодаря дрейфу генов. Помимо прочего, не наблюдается равномерного изменения цвета кожи в сторону более светлого оттенка при движении от экватора на север, бледный тон кожи появился – и, вероятно, довольно поздно – лишь у популяций на самом севере Европы и Азии. Остальную часть Европы и Азии населяют люди, чей цвет кожи никак не связан с географической широтой. Еще один недостаток «гипотезы витамина D» заключается в том, что не так уж много костных останков, относящихся к периоду до промышленной революции, имеют признаки рахита.

Но что насчет темнокожих людей, которые сегодня живут, например, в Великобритании и США, и проблемы дефицита витамина D? Ответить на данный вопрос помогло исследование, в рамках которого участники должны были заполнить подробную анкету о том, чем они занимаются в солнечную погоду. Оказалось, что светлокожие респонденты бегут на улицу, лишь стоит показаться солнцу, в то время как темнокожие люди предпочитают оставаться дома. В регионах, где много солнца, вероятно, это неплохая стратегия, однако на севере, где солнце появляется реже и светит меньше, лучше всего не упускать ни единого солнечного дня, особенно в зимний период. Первые современные люди – охотники-собиратели времен палеолита – неизбежно проводили большую часть времени на улице (точнее, снаружи хижины), и делали это каждый день круглый год. В таком случае более темный тон кожи действительно может представлять собой адаптацию к интенсивному воздействию солнца в экваториальных широтах, однако противоположный вариант – более светлая кожа как приспособление к северным широтам – не выдерживает критики. Тем не менее в метаболизме витамина D происходят и менее очевидные изменения, которые как раз и могут отражать адаптацию к более северному климату. В геноме жителей северной части Европы имеются мутации, способствующие повышению уровня провитамина D в организме, в то время как у людей с более темной кожей есть мутации, вызывающие улучшение поглощения и переноса витамина D внутри организма. В который раз более простая, лежащая на поверхности теория уступила место сложному обоснованию реальности, благодаря привлечению данных эпидемиологии и генетики. Тем более что в последнее время история адаптации человека к обитанию в различных широтах стала более интересной и менее очевидной, менее черно-белой, так сказать.