***文末有抽奖福利***
近期公众号推送规则逐渐发生改变,为了各位能及时收到混乱博物馆的信息,在看完推送内容后,您可以在右下方点一个「」或「在看」,或分享到朋友圈和微信群。
也可以将我们的公众号设为星标。进入公众号主页后点击右上角「三个小点」,点击「设为星标」,公众号名称旁边就会出现一个黄色的五角星
受审美潮流的影响,人们对于「美黑」或「美白」的追求,在不同地区不同文化的社会中交替轮转。有意思的是,像肤色的变化和循环,我们在皮肤本身的演化进程中也能见到。
-文字稿-
每到夏天,一些人就开始关注防晒,他们主要担心皮肤变黑。但是对皮肤本身来说,「变黑」才是为了「防晒」所做出的努力。
当紫外线穿过表皮层时,光子会撞击其中活细胞的DNA,使其中的一些分子被「激发」(excited),继而诱发其他反应,比如两个相邻碱基对的融合。
具体来说,如果两个嘧啶碱基对(胸腺嘧啶或胞嘧啶)彼此相邻且具有空间对称性,则它们可能发生周环反应(Pericyclic reaction)—— 也就是嘧啶手拉手形成了一个四碳环。
可以想象, DNA聚合酶面对这样一个「连体婴儿」,可能会有点不知所措,很容易引发DNA编码的错误和蛋白质合成异常。如果这刚好发生在与DNA修复或者肿瘤抑制相关的区域,那么就可能诱发细胞的癌变。
除了这种直接的损伤方式,还有一种间接的损伤方式。以能量传递的角度来看待光子撞击分子,处于「激发」态的分子想回归「稳态」,就需要释放掉额外获得的能量。
氨基酸这类分子可以通过化学反应的方式来释能,例如,被「激发」的氨基酸分子将这些多余的能量传递给周围的氧原子,使其也被「激发」。这些高能的氧原子就会像打了鸡血一样在细胞中乱窜,直到和任何与之碰撞的蛋白质或者脂类物质发生反应后,才能恢复低能稳定态,这就是所谓「自由基」(radical)。「自由基」的链式反应过程会破坏细胞的各种分子,并且其中危害最大的就是当它们击中DNA时所造成的损伤或变异。
「防晒」对于动物个体,并非只是关乎审美,还具有自然选择的压力。一些动物因而进化出了针对这些DNA损伤的特化型生化防护——真黑素(Eumelanin)。这是一类大分子蛋白质,除了有着较长的共轭体系与较大的离域空间外,它被「激发」后绝大部分的能量都以热能的形式发散,而非反应能
与其他生物色素比如叶绿素相比,真黑素是一种极为「懒惰」的色素,即使在「激发」态下也很难与周围的其他分子发生反应,大约每1000次激发,反应次数还不到1次。
作为一种难溶物,它也不会被身体很快代谢掉,因而可以长久地存在于皮肤中。真可谓物美价廉,居家旅行、防晒抗癌必备良品。
尽管人类的肤色有深有浅,但是现代人体内的黑色素细胞(Melanocyte)数量其实大体上相当。真正决定外观差别的,是他们生产的「黑色素」(melanin)数量,以及「真黑色素」与「棕黑色素」(Pheomelanin)、毛发色素(Trichochromes)等色素之间的比例。比如,主要产生真黑素的人,往往拥有棕色或黑色头发,以及深色皮肤。主要产生棕黑色素的人,往往会拥有红色或金色头发,以及浅色偏白皙的皮肤。
进一步研究表明,黑素细胞生产「黑色素」的种类和数量受其表面的黑皮质素受体MCR(Melanocortin receptor)所控制。比如,当MC1R被激活时,它刺激「黑素细胞」生产「真黑素」;反之,如果受体未激活或被阻断,则生产「棕黑色素」。
通过对MCR的基因进行追踪比对并建立「分子钟」,结合其他相关证据,就可以推测这些变异发生的大致时间点和这些点的间隔时间,也就是说我们可以知道人类皮肤颜色改变的时间。
第一次重要的改变,伴随着早期人类生活环境的开阔化,也就是从树林中来到稀树草原(savannahs),同时人类的毛发也渐渐褪去。这些因素都导致了紫外线辐射水平的提高,从而使得那些具有皮肤色素沉着变异的个体获得了生存上的优势,比如减少了叶酸的消耗,增强了皮肤屏障(epidemal permeability barrier)和减少了紫外线对细胞的伤害。
通过对比人类和黑猩猩的MC1R的基因,以及与其他基因考古方面的证据相互验证(高木聚糖表征等),科学家们发现在距今约120~10万年前,深肤色表达在人类中经历了较强的阳性选择。也就是说在这段时间里,人类逐渐都变黑了。
第二次改变来源于4到6万年前一波智人从非洲出走。由于日照强度随纬度增加而减弱,以紫外线为首的一系列环境选择压力变小,种群内一些浅肤色的变异个体不但会得到保留,甚至因为可以更高效利用阳光合成维生素D,得到了环境的阳性选择,并随着种群迁徙、基因交流或隔绝等长期过程,形成了现代人类多样化的肤色。
一个叫做SLC24A5的基因是决定肤色差异的重要位点(Sience, 28 Oct 2005)。现代东亚人和非洲人共享着一个相同的SLC24A5等位基因(样本200);而现代欧洲人中(主要是西欧浅肤色样本)约82%的个体具有另一个等位基因,仅有一个氨基酸的差异(样本容量120)。更进一步的,通过计算SLC24A5的背景突变率和其侧翼DNA的变异,这一变异仅能追溯到距今12000到6000年前,换句话说,「白人」其实此时才变成了白的。
很容易联想到,这个时间与农业的诞生有很大关系:比如由于食物结构变成了更加单一的谷物,以及服装覆盖面积的增加,人们会面临维生素D缺乏导致的钙吸收问题。正如前面提到,浅肤色在此时可以更加高效地合成维生素D,也就获得了一种竞争优势。同理,女性在怀孕和哺乳期间需要更多的钙,因而一般来说肤色比男性也更浅。
古人类学家妮娜‧雅布隆斯基(Nina Jablonski)的研究甚至表明,只要环境选择压力足够大(这个压力不仅指自然性的,还有文明建立后的社会性选择压力),理想情况下只需要100代,也就是约2000到3000年,就可以演化出现代人的各种肤色,这远比人们过去想象中要快得多。
事实上除了肤色,许多其他人类基因测序的相关工作,也表明现代人的基因并没有停止变异,依旧以一个非常快的速度在不断变化。但这就是另外一个故事了。
不论如何,通过重新审视人类进化的历程,我们才有可能正确认识到自己在其中的位置,进而发出疑惑:使用快速变化的肤色这种肤浅的特征来区分你我、强调种族差异,到底意味着什么?
为了让你更深刻了解多彩的表象下相似的真实,我们计划送出5份MM豆礼包
关注混乱博物馆微信公众号,打开对话框回复「肤色」,即可参与抽奖。开奖时间2020年8月12日晚,祝福你好手气。
参考资料:
1.Elias, PM; Menon, G; Wetzel, BK; Williams, J (2010). "Barrier Requirements as the Evolutionary "Driver" of Epidermal Pigmentation in Humans". American Journal of Human Biology. 22 (4): 526–537. doi:10.1002/ajhb.21043.
2.Nina Jablonski and George Chaplin (May 2017). "The colours of humanity: the evolution of pigmentation in the human lineage". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 372 (1724): 20160349. doi:10.1098/rstb.2016.0349.

3.Agnez-Lima, Lucymara F., Julliane T.a. Melo, Acarízia E. Silva. "DNA Damage by Singlet Oxygen and Cellular Protective Mechanisms." Mutation Research/Reviews in Mutation Research 751.1 (2012): 15-28.

4.Parrish, John A., Kurt F. Jaenicke, and R. Rox Anderson. "Erythema And Melanogenesis Action Spectra Of Normal Human Skin." Photochemistry and Photobiology 36.2 (1982): 187-91.

5. Anna Elizabeth Moscowitz1; Huda Asif; Laurence Baily Lindenmaier1, Andrew Calzadilla2, Chongxu Zhang3 and Mehdi Mirsaeidi2,The Importance of Melanocortin Receptors and Their Agonists in Pulmonary Disease Front. Med., 27 June 2019 | https://doi.org/10.3389/fmed.2019.00145

6.Mathieson I, Lazaridis I, Rohland N, Mallick S, Patterson N, Roodenberg SA, Harney E, Stewardson K, Fernandes D, Novak M, Sirak K (2015-10-10). "Eight thousand years of natural selection in Europe". bioRxiv 10.1101/016477

7.Jablonski NG, Chaplin G (July 2000). "The evolution of human skin coloration" (PDF). Journal of Human Evolution. 39 (1): 57–106. doi:10.1006/jhev.2000.0403. PMID 10896812. Archived from the original (PDF) on 2012-01-14.

8.Nityanand Maddodi; Ashika Jayanthy and Vijayasaradhi Setaluri. Shining Light on Skin Pigmentation: The Darker and the Brighter Side of Effects of UV Radiation. 27 February 2012, DOI: 10.1111/j.1751-1097.2012.01138.x
素材来源:
1.Pexel_ all named ID & cutomized field
2.Non-Melanoma Skin Cancer  https://www.youtube.com/watch?v=8KPbudrY57c
3.* TED | what happend when DNA damged https://www.youtube.com/watch?time_continue=268&v=vP8-5Bhd2ag&feature=emb_title
4.From DNA to protein - 3D  https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA
5.* Veritasium |The World in UV https://www.youtube.com/watch?v=V9K6gjR07Po
6.what is MC1R https://www.youtube.com/watch?v=G2VcQSW4QxY
7.Devastating Wildfires on the Savannah | The Great Rift: Africa's Wild Heart | BBC https://www.youtube.com/watch?v=A7b1bg6RrK8
8.The electronic wonders of melanin https://www.youtube.com/watch?v=KifAQBhYgO0
9.HMMI | https://www.youtube.com/watch?v=VC0TL_lYLm8 https://www.youtube.com/watch?v=VC0TL_lYLm8
10.From Melanocyte to Melanoma  https://www.youtube.com/watch?v=aiARvdeXdKM
11.National Geographic | Human Origins 101https://www.youtube.com/watch?v=ehV-MmuvVMU
12.Neanderthals 101 | National Geographic https://www.youtube.com/watch?v=FMc81qpCQ3g
13.Evolution from ape to man. From Proconsul to Homo heidelbergensis https://www.youtube.com/watch?v=SGxDv7XybSo
14. The Hunting Man - OUT OF THE CRADLE |NHK Doc https://www.youtube.com/watch?v=9k5UEFPGpfU
15.The Biology of Skin Color — HHMI BioInteractive Video | https://www.youtube.com/watch?v=hFw8mMzH5YA
本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容
点击阅读原文,观看混乱博物馆更多视频
继续阅读
阅读原文