Функция пигмента кожи: естественный отбор

Под действием ультрафиолетовых лучей из некоторых стерондов, находящихся вблизи поверхности кожи, образуется витамин D. В связи с этим предполагали, что депигментация у жителей северных областей земного шара благоприятствует этому полезному действию солнечного света. Тот факт, что рахит - заболевание, связанное с недостаточностью витамина D,- особенно часто встречается в популяции негров, иммигрировавших на север, нельзя, однако, объяснить на основании только этого предположения; дело в том, что условия питания в этих популяциях также неудовлетворительны. Мы пока точно не знаем, образуется ли витамин D в тех слоях кожи, которые надежно защищены пигментацией от ультрафиолетовых лучей.

Черные поверхности обычно поглощают видимый свет, энергия которого выделяется при этом в виде тепла; следовательно, тело темнокожего человека должно поглощать избыточное количество тепла. Перегрузка теплорегулирующих механизмов даже при интенсивном солнечном освещении в общем невелика, но все-таки она может, по-видимому, стать существенным отрицательным фактором, если индивидуум попадет в условия, близкие к предельно допустимым для организма.

Согласно общепринятому мнению, при обычной температуре поверхности тела излучение тепла практически не зависит от цвета кожи. Если это так (а это мнение оспаривается рядом исследователей), то темная кожа не обладает преимуществом перед светлой как фактор охлаждения за счет излучения.

Цвет волос

Цвет волос зависит от гранул пигмента, содержащихся в ороговевших кортикальных клетках волоса. Эти гранулы образуются в меланоцитах, располагающихся в эпителии волосяной луковицы, прилежащем в фолликулу.

Объективно измерить цвет волос можно с помощью той же рефлектометрии. Все цвета волос, за исключением рыжих, составляют непрерывный ряд от темного до светлого, что соответствует уменьшению концентрации одного и того же пигмента-меланина. Хотя мы и не можем вовсе исключить возможность различий в химической структуре пигмента, есть все снования утверждать, что различия в цвете волос обусловлены чисто количественными изменениями в содержании пигмента. В светлых волосах гранул меланина меньше, они мельче и не так интенсивно заполнены пигментом, как в темных. Кривая отражения ярко-рыжих волос отличается по форме и резко изгибается вверх в зеленой области спектра. Пигмент рыжих волос также образует гранулы, но, по-видимому, он отличается по составу от меланина.

Распределение пигмента.

У большинства жителей земного шара волосы темные, и лишь на северо-западе Европы преобладают люди со светлыми и рыжими волосами. Следует отметить, однако, что даже в темноволосой популяции на самом деле отмечаются значительные различия в количестве пигмента, содержащегося в волосах. Эти различия трудно оценить на глаз или даже с помощью рефлектометра, когда цвет приближается к черному. Описаны интересные примеры изменчивости цвета волос в разных районах одной страны. Широко известно, что численность блондинов на севере Италии значительно выше, чем в южных областях. Параллельно отмечается соответствующее изменение других признаков. Эти данные были получены много лет назад при помощи субъективных методов, но, по-видимому, правильно передают характер региональных различий. В Великобритании по данным рефлектометрии рыжеволосые наиболее часто встречаются на севере и на западе; такое распределение совпадает примерно с распределением группы крови О (восточная Англия представляет исключение).

Цвет волос часто меняется с возрастом. В некоторых странах южной Европы, где у взрослых преобладают черные волосы, дети часто бывают светловолосыми. В Китае и Африке волосы сильно пигментированы даже у детей. Светлые волосы нередко встречаются и у детей коренных жителей Австралии.

Наследование.

За исключением наследования рыжего цвета, генетика цвета волос изучена недостаточно. Изменение цвета волос с возрастом усложняет соответствующий анализ. Различия в цвете волос, связанные с содержанием меланина, зависят, повидимому, от многих генов, которые определяют степень потемнения волос и его скорость.

В наиболее ярко выраженных случаях рыжие волосы легко отличить от любых других, но детальное исследование больших популяций показало, что этот цвет не составляет четко ограниченной категории, а переходит в темно-рыжий и светло-рыжий оттенки. Тем не менее рыжий цвет волос обычно рассматривают как отдельный класс, хотя его не всегда удается однозначно распознать (визуально или при помощи рефлектометра). Характерная форма кривой отражения может быть использована для количественной оценки «рыжести». Затем при помощи статистических методов можно произвести разделение на рыжие и нерыжие оттенки, что значительно точнее визуальной классификации, которая всегда субъективна. Возможно, что химические критерии обеспечили бы четкую классификацию соответствующих признаков. Неопределенность в отнесении того или иного индивидуума в группу рыжих затрудняет, естественно, и генетический анализ. Рыжий цвет волос наследуется примерно так, как рецессивный признак, контролируемый одним геном, но иногда он проявляется и у гетерозигот. Не исключено, что одинаковые фенотипы могут определяться несколькими различными генами, которые в настоящее время мы не можем различить, и что какие-то модификаторы также влияют на проявление этого признака.

Цвет глаз.

Цвет радужной оболочки глаза зависит, с одной стороны, от присутствия гранул пигмента (меланина), а с другой - от характера отражения овета. Черный и коричневый цвета глаз обусловлены наличием многочисленных пигментных клеток в переднем слое радужной оболочки. В радужной оболочке более светлого глаза содержится значительно меньше пигмента. Часть падающего света отражается от зерен пигмента и от бесцветной, но мутной ткани наружного слоя, а часть света проходит через этот слой и поглощается темным пигментом заднего слоя эпителия.

Если свет проходит через мутную среду, содержащую частицы, размеры которых сравнимы с длиной волны падающего света, то более короткие волны отражаются от частиц сильнее (рэлеевское рассеяние). Этим оптическим эффектом и объясняется преобладание голубого цвета в свете, отраженном от депигментированного переднего слоя радужной оболочки. Различное содержание пигмента и определяет весь диапазон цвета глаз - от карих до зеленых и, наконец, голубых и серых. Радужная оболочка, однако, не представляет собой равномерно окрашенной поверхности.

В светлых глазах ткань переднего слоя в одних местах толще, а в других тоньше, что придает глазу характерную радиальную исчерченность. Кроме того, меланин распределен неравномерно, образуя иногда хорошо заметные пятна. Ввиду этих сложностей неудивительно, что цвет глаз трудно точно определить, а это в свою очередь затрудняет генетический анализ.

Для соспоставления цвета глаз обследуемого используют специальный набор стандартных стеклянных глаз. Тот факт, что радужная оболочка представляет собой весьма малую поверхность,меняющуюся при изменении диаметра зрачка и испытывающую влияние многих других переменных, создает ряд таких затруднений при определении цвета глаз, с какими не приходится сталкиваться при определении цвета волос и кожи.

Нередко утверждают, что темный цвет глаз доминантен по отношению к светлому. Это утверждение правильно лишь в самой общей форме; четкое расщепление можно установить, если пренебречь мелкими различиями и сгруппировать цвета глаз в определенные категории: коричневый, смешанный и голубой. Простота оказывается несколько искусственной, зависящей от первоначальной классификации фенотипа. По-видимому, в определении цвета глаз участвует несколько генов, одни из которых оказывают большее, а другие меньшее влияние на количество пигмента или на ход атрофии ткани. В некоторых западноевропейских популяциях темные глаза у женщин встречаются чаще, чем у мужчин, что было истолковано как указание на роль сцепленных с полом генов.

Следует отметить, что в некоторых районах светлые глаза часто встречаются у темноволосых индивидуумов. Следовательно, некоторые гены влияют только на цвет глаз, тогда как другие оказывают влияние на пигментацию вообще.

Благодаря пигменту радужной оболочки свет попадает в глаз только через зрачок, что предохраняет сетчатку от повреждающего действия ультрафиолетовых лучей. Трудно сказать, оказывает ли депигментация, не выходящая за пределы нормальной для данной популяции, какое-либо заметное влияние на функцию зрения.

Известно, однако, что крайний случай отсутствия пигмента - альбинизм - сопровождается светобоязнью (фотофобия) и различными дефектами зрения.


Прочитайте также: