Колір шкіри - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Колір шкіри

У цій статті розглядається колір шкіри живих істот. Щодо використання цього терміну в мистецтві як конкретного відтінку див. “Втілення”.

Колір шкіри (також колір обличчя) - це індивідуальна характеристика, яка головним чином визначається пігментацією шкіри та структурою судин. У випадку з великою кількістю живих істот, особливо безволосих та пернатих, колір шкіри служить камуфляжем або сигналами, такими як попереджувальний сигнал для отруйних тварин або під час залицяння.

Зміна кольору

За швидкістю можна виділити чотири типи зміни кольору:

Деякі тварини можуть швидко і навіть в односторонньому порядку змінити колір шкіри, наприклад, хамелеони або восьминоги. Зміна відбувається завдяки рухам пігментних клітин через нервові подразники і може служити як камуфляжем, так і виражати прихильність.
Інша зміна кольору спричинена зміною периферичного кровотоку, це може бути нервовим або гормонально контрольованим, наприклад, червоною головою або червоними набряками у деяких мавп, готових до спаровування.
Інші можливості - повільні зміни, наприклад через зміни пігментації в результаті перебування на сонці. Це може бути метаболічна ефективність як реакція на вплив навколишнього середовища.
Інші тварини мають фіксоване забарвлення, яке змінюється сезонно або з віком, наприклад комахи.

Причини для індивідуального кольору шкіри

пігментація

Різні пігменти впливають на колір шкіри. Кількість меланіну особливо важливо для ссавців.

Частка меланіну в шкірі визначається генетично, але меланін також все більше утворюється в певному діапазоні через вплив сонячного світла (ультрафіолетове випромінювання). Меланін зустрічається у двох варіантах: з одного боку є еумеланін, коричневий до чорного пігменту, а з іншого боку - феомеланін, червоний до жовтого пігменту.

Еумеланін визначає тип шкіри, а отже і колір шкіри. Тоді частка феомеланіну створює червонуватий або жовтуватий відтінок, особливо для світлих типів шкіри. Руде волосся - це чітке свідчення того, що утворюється значно більше феомеланіну, ніж еумеланіну. Надзвичайно світлий тип шкіри I в основному асоціюється з рудим волоссям.

Спадковим дефіцитом утворення пігменту або певних пігментів є альбінізм.

Кровоносні судини

Як другий фактор впливу кольору на світлі типи шкіри, почервоніння шкіри людини визначається судинами, які лежать під шкірою. Вони можуть короткостроково звужуватися і розширюватися, викликаючи блідість або почервоніння.

Область тіла

Колір шкіри не скрізь однаковий на тілі: кисті рук і підошви бідні меланіном і, отже, світліші та/або червоніші, ніж решта шкіри. Губи, як і слизові, мають червоний колір, але при сильній пігментації вони часто бувають дуже темними. Шкіра кінчиків пальців, суглобів, вух і носа також часто трохи червонувата, оскільки трохи більше поверхні кровоносних судин. В області сосків і статевих органів шкіра темніша через підвищений вміст меланіну.

Стать

Стать також впливає на колір шкіри. У середньому жінки мають на три-чотири відсотки світлішу шкіру, ніж чоловіки [1] .

генетика

Геном людини має значний вплив на колір шкіри, що призводить до різного розподілу кольору шкіри у різних етнічних груп.

Як дефект одного із задіяних генів, альбінізм призводить до відсутності або дуже малої кількості меланіну, в результаті чого уражені особи отримують білу або світлішу шкіру та волосся. Навпаки, лейцизм призводить до того, що меланоцити відсутні, внаслідок чого уражені особи мають білу або нормально-білу строкату шкіру та волосся. Частковий лейцизм, відомий як пієбальдизм, відомий людям.

Світла шкіра європейців та азіатів в основному спричинена альбінізмом типу OCA4. Велика кількість генів бере участь у успадкуванні кольору шкіри, що видно з того, що успадкування кольору шкіри не чітко відповідає законам Менделя. Більшість генів, відповідальних за колір шкіри, в основному ще не ідентифіковані.

Важливість пігментації

Темна шкіра має кілька переваг перед світлою шкірою. Важливий вітамін В (фолієва кислота) руйнується під дією ультрафіолетового випромінювання [2], що може призвести до вад розвитку у нащадків, якщо мати була піддана надмірному впливу УФ-променів під час вагітності. Найбільш поширеним вадою розвитку у немовлят є роздвоєння хребта («відкрита спина»). Крім того, дефіцит фолієвої кислоти негативно позначається на виробленні сперми. Темна шкіра є захистом від проникнення ультрафіолетових променів. Це означає, що переважно лише люди з низьким вмістом меланіну, як правило, мають дефіцит фолієвої кислоти, яку можна протидіяти під час вагітності додатковими добавками фолієвої кислоти.

Також пігментація має ту перевагу, що падаюче ультрафіолетове світло від сонячного світла вже поглинається в самих верхніх, мертвих клітинах шкіри і, отже, не може проникати в глибші шари, де воно може надати мутагенні та канцерогенні ефекти. З іншого боку, світла шкіра полегшує пошук паразитів, оскільки багато ектопаразити є членистоногими і мають темний склеротин, що зберігається в хітині їх кутикули для підвищення міцності. Звичайно, ця перевага застосовується лише в тому випадку, якщо (соціальний) догляд взагалі відбувається.

Недолік пігментації полягає в тому, що в результаті поглинання ультрафіолетового світла у верхньому, переважно мертвому шарі шкіри, менше глибоких ультрафіолетових випромінювань проникає в глибокі шари, що може використовуватися живими клітинами для виробництва холекальциферолу (вітаміну D).

Як результат, адаптована пігментація повинна представляти собою оптимізацію відповідно до фактично доступної кількості УФ.

Це супроводжується глобальним розподілом кольору шкіри на генетичній основі, а також використанням УФ-блокаторів для захисту від сонця та (у зворотному напрямку) для прийняття сонячних ванн.

Методи класифікації кольорів шкіри

На початку 20 століття він був названий на честь антрополога Фелікса фон Лушана Шкала фон Лушана один з найпоширеніших способів класифікації кольорів шкіри. Шкала складається з 36 пронумерованих керамічних дисків, колір яких порівнювали з кольором шкіри, що підлягає класифікації. На практиці технологія виявилася неточною. Оскільки шкіра людини може суттєво відрізнятися за кольором на ділянках, що піддаються дії все більшого і меншого освітлення, було рекомендовано порівняти ділянку шкіри, який „якомога менше піддається впливу світла”, з керамічними дисками. Проте різні антропологи придумували різні результати вимірювань. Вже в 1911 році сам Лущан відкидав колір шкіри як "расову" характеристику. [3] Сьогодні масштаб має лише історичне значення.

Найбільш надійним інструментом, який зараз доступний для класифікації кольору шкіри, є спектрофотометр.

Еволюція кольорів шкіри

В контексті еволюційної теорії виникає питання про причини різних кольорів шкіри всередині та між популяціями, особливо у людей між етнічними групами.

Теорія еволюції передбачає, що відносна частота певних виразів щодо спадкової ознаки в популяції зростає порівняно з іншими виразами тієї самої ознаки, якщо ці вирази ознак мають селекційну перевагу, тобто носії визначального генетичного складу мають вищий репродуктивний успіх.

Що стосується кольорів шкіри людини, можна помітити, що колір шкіри також сильно варіюється в межах популяції, і що відмінності від інших груп населення настільки малі, що класифікація на основі кольору шкіри неможлива. З іншого боку, колір шкіри корелює з географічним регіоном таким чином, що чим вище УФ-випромінювання, тим сильніша пігментація.

Найпопулярнішим є думка, що темний, африканський тон шкіри має оригінал Тон шкіри та світліші європейські та азіатські тони шкіри незалежні один від одного пізніше виник. [4]

У 2000 році Ніна Яблонскі та Джордж Чаплін висунули теорію [5], яка, зокрема, посилається на переваги та недоліки високого та низького рівнів меланіну. Поділ світових регіонів за УФ-випромінюванням призвів до створення карт, кольори яких були разюче подібні до старих карт, на яких карта була забарвлена відповідно до кольорів шкіри мешканців. [5] Яблонскі та Чаплін дійшли висновку, що в ході еволюції світлі та темні тони шкіри могли виникати не з темних тонів шкіри, а навпаки, світлі та темні тони шкіри як крайні рівні адаптації з досить коричневого початкового тону.

Гіпотеза походження шляхом природного відбору

Відповідно до цієї гіпотези, переваги селекції у відповідному регіоні вважаються вирішальною причиною розвитку регіонально відхиляються кольорів шкіри. Передбачуваний механізм - пристосування до умов освітлення та УФ-випромінювання у відповідній області. [6]

Меланін захищає шкіру від ультрафіолетових променів сонця. Меланін запобігає мутагенному впливу, особливо ультрафіолетового випромінювання. У цьому відношенні високий вміст меланіну є перевагою в регіонах із сильним сонячним випромінюванням, але не обов'язково в однаковій мірі в регіонах з низьким сонячним випромінюванням. Однак ця функція по суті стосується лише еумеланіну, а не феомеланіну, який не має значних захисних властивостей від УФ.

Друга перевага меланіну полягає в тому, що фолієва кислота, яка циркулює в крові, захищена від ультрафіолетового випромінювання. Без цього захисту він швидко руйнувався. Фолієва кислота важлива для розвитку молодого ембріона і відіграє важливу роль у виробництві сперми. Люди, які, як правило, мають низький вміст меланіну, які отримують занадто багато ультрафіолетового випромінювання і які не вживають більше фолієвої кислоти через їжу, повинні очікувати зниження фертильності або підвищений ризик вад розвитку у дитини.

Вміст меланіну в шкірі також має прямий вплив на вироблення вітаміну D. Чим більше меланіну в шкірі, тим менше вітаміну D може вироблятися. Люди, які, як правило, мають високий вміст меланіну і живуть у високих широтах, можуть страждати від дефіциту вітаміну D і можуть вибрати свій раціон відповідно до симптомів дефіциту. Люди зі схильністю до низького вмісту меланіну менш схильні до відповідних симптомів дефіциту, і тому, можливо, мали перевагу при відборі або не мали недоліків у відборі в помірних і полярних кліматичних зонах.

Географічний розподіл інтенсивності сонячного світла приблизно корелює з географічним розподілом пігментації людини і значною мірою підтверджує цю гіпотезу, навіть якщо міграційні рухи протягом останніх 500 поколінь (з часів льодовикового періоду) маскують точну кореляцію.

Швидкість, з якою різні мутації поширюються у відповідних популяціях людини, також вказує на те, що в регіонах з низьким сонячним випромінюванням відбувся позитивний відбір на користь світлої шкіри, тоді як в регіонах з високим сонячним випромінюванням зберігався вихідний темний колір шкіри. [7] [8] Світлий колір шкіри європейців та азіатів виник незалежно один від одного [7] [8] і сходить до типових генів альбінізму [8] .

Гіпотеза походження шляхом статевого відбору

Американський антрополог і фізіолог Джаред Даймонд бачить - на основі подібних припущень Чарльза Дарвіна - механізми статевого відбору як імовірну причину розвитку різних кольорів шкіри. Відповідно до цього переваги, сформовані в ранньому дитинстві, вказували на те, що при виборі партнера люди схильні більше орієнтуватися на зовнішній вигляд попередніх опікунів у сім’ї та їх оточенні. З поколіннями це могло призвести до розвитку популяцій з подібним зовнішнім виглядом, а також пояснити дивний ефект, чому в кліматично дуже подібних регіонах із порівнянним способом життя популяцій подібні або однакові кольори шкіри не обов’язково розвивалися протягом тривалого періоду часу. [9]

Значення в расизмі

Расизм передбачає, що людей можна розділити на раси та класифікувати відповідно до їх цінності. “Теорії перегонів”, які вже давно висували “претензію на наукову якість” [11] ще з часів Канта та Просвітництва [10], виділяють “індивідуальні особливості (наприклад, колір шкіри) із великої кількості здебільшого візуально видимих фізичних характеристик”, щоб використовувати її Люди на основі "природного даного" та "відповідного критерію", такого як колір шкіри Суть розрізняти. Тут нібито статичним та об’єктивним “расовим характеристикам” присвоюються певні соціальні, культурні та релігійні характеристики та моделі поведінки. Як показав Альберт Меммі, створені таким чином відмінності узагальнюються, абсолютизуються та оцінюються в процесі гегемоністичної практики [12]. На основі побудованої стандартної установки "власного" ідентифікується та гомогенізується "інше" [11] .

У расизмі колір шкіри зазвичай зображується як «один колір», хоча колір шкіри завжди змінюється в спектрі кольорів [13]. Класифікація людей відповідно до суперечливої та не завжди чітко відрізнимої характеристики кольору шкіри, наприклад, "білого" чи "чорного", базується на критеріях біологізму та подальшої ідеологічної есенціалізації [14] .

Значення у бізнесі та технологіях

Такі косметичні засоби, як макіяж та сонцезахисний крем, є важливими продуктами для регулювання кольору шкіри. Мінеральна охра використовувалася людьми для фарбування щонайменше 60 000 років тому.

В інформатиці (особливо в розумінні зображень) виявлення кольору шкіри має особливе значення. Він використовується, наприклад, для автоматичного розпізнавання облич та міміки на зображеннях та для фільтрації вмісту для дорослих в Інтернеті. Зокрема, це зближує можливість спілкування з комп’ютерами та роботами трохи ближче, інтуїтивніше та схоже на людину. Це складний виклик через велику кольорову гаму шкіри людини. Якщо область, оголошена кольором шкіри, занадто велика, предмети подібного кольору (наприклад, дерев'яні двері) також будуть неправильно розпізнані як шкіра. З іншого боку, якщо ви виберете його занадто малим, не всі кольори шкіри людини будуть розпізнані. Кольорова модель HSV пропонує хороший підхід до розпізнавання шкіри. Колірний тон і насиченість дуже схожі у всіх людей і рідко зустрічаються в цій комбінації. У моделі HSV чорно-білі люди відрізняються лише яскравістю (значення кольору або інтенсивністю) V, яку під час виявлення можна просто ігнорувати.

В Австралії біотехнологічна компанія Clinuvel розробила штучну копію гормону α-msh під назвою Melanotan I. Синтетичний гормон до тисячі разів ефективніший за природний оригінал, оскільки утворює міцніший зв’язок з рецептором меланокортину MC1R. α-msh стикується з меланоцитами, які потім виробляють коричневий пігмент меланін (еумеланін). Зокрема, синтетичний варіант α-msh збільшує вироблення еумеланіну. В результаті вміст меланіну в шкірі збільшується, що означає перехід на тип шкіри IV у випадку типу II шкіри. Як результат, зменшується фотопошкодження та сонячні опіки, що в кінцевому підсумку також має зменшити індивідуальний ризик раку шкіри.

В Японії була розроблена штучна сполука під назвою руцинол, яка діє як інгредієнт освітлення шкіри. Синтетична діюча речовина до 100 разів ефективніша за гідрохінон, оскільки інгібує два ферменти, необхідні для синтезу меланіну. Це гальмує загальний синтез меланіну, а потім вироблення чорного меланіну. В результаті вміст меланіну в шкірі падає, що може спричинити зміну типу шкіри II у випадку типу IV шкіри.