Лумис одним из первых соотнес распределение цвета кожи «аборигенных» популяций на географической карте с интенсивностью ультрафиолетового излучения. Из приведенной им карты следовало, что цвет кожи хорошо коррелирует с географической широтой. Когда древние люди мигрировали на север, они попали в области, где зимой солнце не поднимается выше 20о над горизонтом, рассуждал ученый. Человека стал поражать рахит, приводящий к искривлению конечностей. На кривых ногах не догонишь мамонта! Вот тогда-то наши предки и утратили шерсть (помните опыт с бритыми крысами? Волосы препятствуют проникновению УФ-лучей в кожу). По версии Лумиса, потеря волосяного покрова была адаптацией к низкому уровню ультрафиолета[36]. Случилось это не менее 500 000 лет назад. А затем кожа посветлела. Север Европы заселяли уже светловолосые и бледнокожие кроманьонцы. Холод заставлял их закрывать тело шкурами, что еще больше усугубляло нехватку солнца. Кожа на щеках младенцев стала почти прозрачной, поскольку ребенок особенно нуждается в витамине D. Таковы щечки и у современных северных детей, да и у любых рас ребенок обладает более светлой кожей, чем взрослый.
Версия Лумиса выглядела убедительной, пока некоторые ее тезисы не решили проверить на практике американские врачи. В 1981 году они провели эксперимент: облучали изолированную человеческую кожу ультрафиолетом в течение длительного времени, а затем измеряли, сколько в ней 7-дегидрохолестерола[37] (7ДГХ) и его фотопродуктов, прежде всего превитамина D3{2}.
Выяснилось, что через некоторое время содержание превитамина D3 в коже достигает максимума, равного 15 % от содержания 7ДГХ. При дальнейшем облучении концентрация превитамина уже не растет, зато возрастает содержание других фотопродуктов люмистерола и тахистерола. Эксперименты на крысах показали, что и люмистерол, и тахистерол на усвоение кальция, в отличие от D3, практически не влияют. Исследователи пришли к выводу, что в коже существует фотохимический механизм регуляции содержания витамина: под действием ультрафиолета избыток превитамина D3 превращается в инертные производные, которые затем выводятся из организма[38]. При этом в опытах на светлой и пигментированной коже максимальная концентрация превитамина оказалась одинаковой в обоих случаях 15 % от 7ДГХ. Разным было лишь время, необходимое для выхода на плато: в бледной коже при облучении «экваториальным» УФ на это потребовалось всего 15 минут. В темной коже, в зависимости от содержания меланина, максимум превитамина D3 достигался только через час или даже через три часа. На широте Бостона (42°) на это же потребовалось бы в два раза больше времени.
Итак, Лумис и его предшественники правы в том, что меланин поглощает ультрафиолет, вследствие чего темнокожие люди на севере могут страдать от рахита и остеомаляции. Однако «передознуться» витамином D3, загорая на солнце, практически нереально (если только не принимать его вдобавок в лекарственном виде). И действительно, ученым такие случаи неизвестны.
Британский медик М. Л. Томсон (уже упоминавшийся выше в связи с исследованиями проницаемости кожи разных рас) зашел с другой стороны. Его гипотеза связывает вред от УФ с нарушением терморегуляции. Раз ультрафиолет повреждает внешний слой кожи, то это может мешать работе потовых желез например, образование пузырьков на коже приводит к закупориванию их протоков. Проведенные опыты дали результаты, частично подкреплявшие гипотезу: после облучения ультрафиолетом у испытуемых, помещенных в жаркие влажные условия, интенсивность потения на второй и третий день заметно снижалась. Правда, у других подопытных, которые находились в помещении с сухим жарким воздухом, такого эффекта не обнаружилось. Выборка была небольшой, а результаты противоречивыми{3}. Может, дело в обезвоживании пот просто кончился? Для проверки Томсон сравнивал, сколько пота выделяют разные участки кожи одного индивида облученные и не подвергавшиеся УФ, и убедился в том, что потоотделение после облучения может сократиться в несколько раз. Возможная причина закупорка протоков потовых желез; снижалась и активность производства пота.
Томсону удалось сравнить реакцию кожи европейца и африканца. В идентичных условиях потение у белого снизилось на третий день после облучения более чем в пять раз, у негра же снижение было не более чем на 20 % и быстро восстановилось. Автор полагал, что пигмент в коже защищает потовые железы африканца от повреждений{4}.
Томсону удалось сравнить реакцию кожи европейца и африканца. В идентичных условиях потение у белого снизилось на третий день после облучения более чем в пять раз, у негра же снижение было не более чем на 20 % и быстро восстановилось. Автор полагал, что пигмент в коже защищает потовые железы африканца от повреждений{4}.
Интересно, что спустя 40 лет похожее исследование и без ссылок на Томсона провела группа американских врачей. У 10 молодых европейцев замеряли интенсивность потения, температуру, пульс и другие характеристики при физической нагрузке до облучения, через 24 часа и через неделю после. Дозу ультрафиолета испытуемые получали в солярии, где их тела облучали почти целиком, за исключением контрольного участка на правой руке. Результаты эксперимента снова несколько противоречивы. Общий уровень потения (вычисляемый путем взвешивания испытуемого до и после теста) заметно не изменился. Однако датчики, прикрепленные к разным частям тела, зафиксировали, что левая рука и спина через день после облучения потели слабее, а правая рука (необлученная) выделяла пот с одинаковой интенсивностью{5}. Исследователи, как и Томсон, сделали вывод, что потоотделение ухудшается, поскольку ультрафиолет повреждает протоки потовых желез. Однако, если так, то почему это не сказалось на общей массе выделяемого пота? Как мне кажется, где-то в детали исследования закрался дьявол то ли в методику измерения, то ли в интерпретацию данных. Если рука и спина потели слабее, а общий уровень не упал, следовательно, какая-то другая часть должна была выделять пот интенсивнее? К тому же выборка мала (всего 10 человек), а контрольная группа из необлучавшихся людей и вовсе отсутствует.
Более поздних работ, развивающих гипотезу Томсона, я не видел. А идея интересная
Выдвигались похожие гипотезы: кто-то связывал вред от ультрафиолета с подавлением иммунитета{6} или с тем, что вызванные солнцем кожные ожоги, пузыри и волдыри делают кожу более уязвимой для инфекций.
Часть ученых продолжала относиться скептически к роли ультрафиолета в эволюции пигментации. Эти авторы упорно искали иные причины, заставившие людей у экватора потемнеть, а в высоких широтах побледнеть.
Глава 29. Сливаемся с фоном
Так как у меня ничего нет, кроме кожи, то я ее и переменю.
Переменишь? спросил леопард в сильнейшем недоумении.
Ну да. Мне нужно, чтобы она была иссиня-черная. Тогда удобно будет прятаться в пещерах и за деревьями.
Редьярд Киплинг. Как леопард получил свои пятна[39]Американский зоолог Р. Б. Коулс знал, что расцветка чаще всего нужна птицам и млекопитающим или для игры в прятки, или для привлечения внимания. С одной стороны, животному нужно скрыться от хищников, с другой превзойти конкурентов в демонстрации своих сексуальных достоинств. Почему же для людей мы делаем исключение и ограничиваемся чисто физиологическими эффектами? Саму идею, что черная кожа адаптивна в жарком климате, Коулс считал нелепой, апеллируя к старой доброй идее о том, что темная поверхность поглощает тепло лучше, чем светлая.
Ученый вспоминал принцип, сформулированный немецким орнитологом Константином Глогером. Тот обнаружил, что многие пустынные птицы выглядят тускло и блекло на фоне их ярких родственников из тропических лесов. Понаблюдав за различными животными, Глогер пришел к выводу, что среди родственных форм те, кто живет во влажном и жарком климате, часто окрашены ярче, чем обитатели сухих и холодных областей. Причиной, вероятно, была необходимость сливаться с фоном. Можно, конечно, найти и иные объяснения к примеру, нужно отражать или, наоборот, поглощать больше тепла. Однако, по мнению Коулса, сезонные колебания от холода к жаре и обратно делали такие выгоды сомнительными. Почему темноокрашенные звери обитают там, где много тени от растительности, где влажная почва, облака и обильные осадки? А там, где яркое освещение, и животные окрашены в светлые тона? Потому, что животное должно соответствовать отражательной способности окружающей среды так ему будет проще ускользнуть от глаз хищника. Маскировка фактор выживания, о чем писал еще Дарвин. Чем больше света поглощает шкура животного, тем сложнее его заметить. Почему бы не применить эти правила к человеку? Обратите внимание, что кожа европейца отражает 45 % падающего света, а кожа негра только 16 %! Вспомните теперь, как когда-то вы глядели в лесную чащу и не могли понять, кто прячется в тени? Так и древний темнокожий человек, живший в джунглях, буше или высокой траве, на рассвете или на закате был бы менее заметен, чем белый. Вы сомневаетесь? Да ведь даже спецназовцы, какие-нибудь коммандос, знакомые нам из кино, перед решающей операцией раскрашивают лица и другие открытые части тела черной краской. Чтобы не засек противник (вообще-то, современный камуфляж состоит из сочетания коричневого или серого и зеленого цветов, но опустим эту мелочь). Для древнего охотника было критически важно подкрасться незамеченным к добыче и не попасться в зубы сумеречным охотникам.