人類為什麼會有不同的膚色?

2019-02-09 00:49:50

巴西球員是黑人嗎?在看球賽時會有人發出這樣的疑問,但和來自非洲的那些球員相比,他們顯然沒有那么黑。人為什麼會有不同的膚色?膚色對人類繁衍有什麼意義?

人類的祖先都是黑人?

“只要遺傳信息的一個編碼發生變異,就可以讓人由黑變白。”美國賓夕法尼亞州立大學的膚色科學家基思·程說。這或許可以解釋人類的祖先都是非洲黑人,而後膚色逐漸變淺。這個突變之後讓人變白的基因,是他在研究斑馬魚時發現的。這種身上有黑白條紋的魚的基因,和人類有87%的相似性,更重要的是,它們的黑白條紋是來自黑色和白色的皮膚,而不是像斑馬那樣黑白的毛色。

發現膚色基因對基思來說純屬意外。他一直在用斑馬魚來研究癌症,卻發現了斑馬魚的白色變種——它們沒有條紋,也就是說它們身上的膚色基因不能正常工作。這種斑馬魚的色素細胞比正常的斑馬魚小,而且數量也少,人類白化病患者的色素細胞也是如此,所以基思推測,控制人和魚膚色的是同一個基因。於是他開始了拯救“白化斑馬魚”計畫——讓它們帶上人類的膚色基因。要讓白化的斑馬魚長出黑色的條紋來,似乎該用黑人的基因?基思很慶幸當初沒這么做,因為黑人的基因太強了,斑馬魚承受不起。

他用的是歐洲人的基因,這個基因叫SLC24A5,它控制著斑馬魚和歐洲人體內的黑色素數量。基思推測,黃種人也具有自己獨特的膚色基因。“從我們的數據可以估計,歐洲人至少起源於1.5萬年前,並且迅速遷徙,遍布歐亞大陸。”澳大利亞原住民的經歷更曲折,他們同樣起源於非洲的黑人,在遷徙到亞洲的過程中膚色逐漸變淺,但到達澳大利亞後,又變成黑色或深棕色了。

膚色變化源於日照

膚色的變化是對不同環境下日照的適應。“黑色素能夠防止皮膚被曬傷或者皮膚癌,但這並不是讓所有撒哈拉南部的非洲人都具有黑皮膚的全部原因,”基思的同事尼娜·雅布隆斯基說,“黝黑的膚色代代相傳,說明這個膚色特點在那種環境下,能夠增加人的生育成功率。”這個道理同樣適用於白皮膚。理論很簡單,膚色是人類適應生存環境的結果。

不同的膚色是怎樣提高生育成功率的呢?人類繁衍的生理機制十分複雜,既要產生精、卵細胞,還要保證胎兒正常發育。這就需要兩種關鍵物質:維生素D和葉酸,兩者都與陽光照射密切相關。在人體內,維生素D要通過紫外線照射引發的光化學反應來合成;葉酸不能在人體內合成,需要從食物中攝取,但在紫外線照射下會迅速分解。它們對紫外線截然不同的反應,讓人體必須找出能同時滿足不同需要的途徑。為最大限度地保護葉酸不被分解,同時合成足夠的維生素D,每一個人群的膚色都因所處環境的紫外線強度而不同。“這是保證生產出健康後代的獨特方式。”尼娜說,“人體需要葉酸才能合成DNA;葉酸缺乏將導致不能正常產生精子,或者讓胎兒發育畸形。”

尼娜在研究膚色的同時,她的丈夫,地理學家喬治·查普林在11年間,對地球受到的紫外線輻射進行了3.2萬次測量,數據顯示了在不同經緯度、大氣濕度和雲層分布的情況下,紫外線輻射的差異。把這些數據與不同人群的膚色聯繫起來,這對夫婦繪製出了第一張體現不同地區居民膚色差異的地圖。“只要知道某一地區的紫外線的波長,這張地圖就能準確地告訴我們當地居民的膚色。”

膚色記載人類遷移史

膚色中不但隱藏著地理信息,也記載著人類的歷史,也就是人類陸續征服世界的歷史。

“毫無疑問,人類祖先的外表是黑色的,看,他們生活在300萬年前,”尼娜指著實驗室里一個南方古猿的頭骨說,“雖然它們的皮膚是淺色的,體表卻覆蓋著一層毛髮,就像現在的黑猩猩一樣。”但隨著腦容量的不斷增大,以及捕獵方式的多樣化,生活在熱帶的人類祖先需要一種能有效散發熱量、降低體溫的方式,於是體毛逐漸褪去,汗腺更加發達。人類的皮膚便暴露在強烈的陽光下,讓體內的葉酸分解。這樣巨大的生存壓力讓人類的膚色變黑,並在上萬年的時間裡代代相傳。黑皮膚的出現是人類進化史上最重要的一步。要合成黑色素需要人體內上百個基因協調工作,但大部分基因目前仍未被發現。

黑色素的作用並不是像篩子一樣把光線過濾,而是擋住某一特定波長的紫外線,使它不能穿過皮膚的毛細血管,分解血液里的葉酸。在11.5萬年前,當人類的祖先開始走出非洲,來到高緯度地帶時,那裡的陽光十分微弱,黝黑的皮膚不再是一個優勢,而是障礙,體內的維生素D無法合成。人的皮膚有時就像高靈敏度的天線,能夠根據信號的強弱進行微調。在上萬年的時間裡,人的膚色不斷根據環境中的紫外線強度進行調整,維持微妙的平衡。

不過,黑皮膚的人要生活在高緯度地區也不一定變白。生活在格陵蘭島的因紐特人就具有黑色的皮膚,儘管在北極圈內陽光微弱,這得益於他們富含維生素D的飲食。

目前,人的活動在很大程度上已經擺脫了環境的限制。衣服、防曬用品能遮擋紫外線,各種交通工具讓長途旅行更加方便,而全球化帶來的各民族間的基因交流,也讓環境不再是膚色的決定因素。

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