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皮肤颜色的秘密中隐藏着的健康密码

前段时间肤色的问题在大洋彼岸那边引发了一场很大的冲突,也让皮肤的颜色在那边成了一个非常敏感的话题,谈论肤色问题一不小心就会被说成种族歧视被人围攻。还好我们这边不存在这个风险,今天我就从进化和健康的角度来讲一讲皮肤颜色中隐藏的秘密。


记得小学地理课本上把人类按肤色划分为4个人种,分别是:白色人种、黄色人种、棕色人种、黑色人种,后来我才知道地球上现在存活的人不管什么肤色的人,在生物学上都是属于同一个人种。


生物学上判定两个生物是不是属于两个物种,主要是看两者的基因差异是否已经产生了生殖隔离,比如马和驴的生物学分类都是属于动物界-脊索动物门-哺乳纲-奇蹄目-马科下面的两个不同的物种。虽然一些马和驴还是可以通过交配生下后代,但它们生下来的后代“骡子”是没有生育能力的。无法生出有生育能力的后代就意味着无法互相传播基因的,这就叫生殖隔离,所以尽管马和驴长得很像但它们是属于两个不同的物种。


而地球上现存的人类不管皮肤是什么颜色,任意两个男女都能相互结合生下健康的后代,也就是说现存的所有人类之间不存在生殖隔离,不管是什么肤色的人类本质上都是同一个物种,在现代生物学分类中属于动物界-脊索动物门-哺乳纲-灵长目-人科-人属-智人种。


分子人类学证明,最早的智人大约在30万年前左右出现在非洲,智人在非洲繁衍了二十多万年之后大约在7万年前走出非洲逐渐扩张到全球每一个角落。在非洲的智人祖先肤色都是黑色的,直到7万年前走出非洲之后,才在不同地区演化出了不同的肤色。


如果从各个肤色的人种在地球上的分布来看,你会发现大致上不同地区的人类(原住民)的肤色会遵循这样一个分布规律,那就是越靠近赤道附近,肤色就越黑;而纬度越高的地区(也就是越靠近两极),肤色就越白。


人类在走出非洲到今天不过7万年左右,而且扩张到全球也不是一蹴而就,而是经历了一个很漫长的过程。能够在短短几万年时间里让人类皮肤颜色发生这么大的变化,这就意味这一定存在某些非常重要的环境压力迫使人类的肤色发生如此巨大的改变以适应各地的环境。


一个很容易让人联想到的因素就是阳光,非洲地区处于赤道附近,阳光最猛烈最炎热。人类祖先褪去体毛后身体完全暴露在了非洲大草原的阳光下。阳光中的紫外线除了会烧伤皮肤,中波紫外线还能够直接被皮肤细胞中的DNA吸收,造成DNA的损伤;长波紫外线还会激发皮肤产生大量活性自由基,多重打击下最终可能会诱发皮肤细胞发生基因突变引发皮肤癌。所以生活在非洲的人类祖先的皮肤细胞中演化出了大量的黑色素来阻挡紫外线的伤害。


而在7万年前当人类走出非洲之后,越往靠近两级的地方迁徙阳光就变的越弱,紫外线对皮肤的伤害就越来越小了,于是皮肤也就进化的越来越白了,到了北欧,那里的原住民几乎全是白人。


但如果要进一步追问,为什么阳光越弱的地方就需要进化出颜色越浅的皮肤呢?而且这是在短短几万年时间迅速演化的,这说明浅色的皮肤对适应高纬度地区的环境非常的重要。这里面又隐藏着什么样的进化奥秘呢?这就要从维生素D说起了。


维生素D是人体所需的最重要的一类维生素,现在已知的,维生素D对30多种器官上的细胞生长都有影响,大约10%的基因表达是不是正常,都跟维生素D的含量够不够有关系。


如果长期缺乏维生素D,有可能会让好几十种器官工作都不能正常工作从而导致各种疾病。比如像佝偻病、罗圈腿、偏头痛等疾病,还有可能引起神经发育不正常,癫痫病,上皮细胞更新不足,免疫系统中的巨噬细胞量偏少等等一系列问题。


然而这么重要的维生素D普通食物里含量却又都很少,那么人体所需的维生素D的主要来源又是哪里呢?答案就是晒太阳,更准确一点来说是人体是依靠阳光中的特定波长的紫外线来合成维生素D的。很多人可能都听说过晒太阳可以补钙,实际上是嗮太阳补充的是维生素D,维生素D能促进人体对钙的吸收,有利于强化骨质强度。


紫外线合成维生素D的具体过程是这样的,皮肤细胞先把胆固醇的结构稍加改变,然后的在波长290到310纳米范围的紫外光的照射下,胆固醇就会变成维生素D的前体,之后血液会把这种维生素D的前体运往肝脏处理一下,再运往肾脏做最后的加工处理,就变成了真正的维生素D。


人体所需的维生素D大约只有10%是从食物中获取的,90%是靠阳光合成的,所以阳光对人类(其实对绝大多数陆地动物都是一样)其实非常重要。


由于靠近赤道地区的阳光最猛烈,紫外线非常充足,即使绝大多数紫外线被皮肤黑色素阻挡了,剩下一点点穿透皮肤的紫外线用来合成维生素D也基本够用了。


但在人类祖先走出非洲往高维度地区迁徙之后,维度越高的地区紫外线就越弱,合成的维生素D显然就不够用了,于是就需要演化出更浅的肤色吸收更多的紫外线合成更多的维生素D。所以就演化出了维度越高的地区肤色越浅的这种现象。


这样看来,人类皮肤颜色进化的奥秘其实也很简单,在非洲的人类祖先在猛烈的阳光环境下进化出了黑色的皮肤抵御紫外线带来的伤害,走出非洲往高纬度地区迁徙之后又因为维生素D的需求演化出了浅色。


然而事情真就这么简单吗?由于陆地只占了地球表面29%的面积,所以人类在走出非洲后迁徙的过程不可能是走直线往外扩张的,而是通过很多非常复杂的路线,很多时候都是迁徙到高纬度地区之后,又往低纬度地区迁徙。


而从全球各地区人类肤色和阳光强度高度相关来看,就意味着那些迁徙到高维度地区进化成浅色皮肤之后又在往低纬度地区迁徙的时候皮肤颜色重新又变深了。比如同处于赤道附近的印度南部和新几内亚等地区的人,皮肤同样也很黑,而这些地区的人很显然是从高维度地区迁徙过来的,只是迁徙到赤道附近皮肤重新又进化成了黑色。


可能你会说,你前面不是说了吗,阳光太猛烈会导致皮肤癌,所以迁徙到赤道附近地区又进化成了黑皮肤不是很正常吗?确实皮肤癌是一个导致皮肤颜色进化的重要因素,但这个因素的重要性和维生素D相比还是差好几个级别的。


如果经常缺乏维生素D,婴幼儿可能就无法健康成长,身体很多地方都可能出问题,尤其是骨骼无法健康发育,对于采集狩猎时代的人来说,这些人就很难把基因传播下去,所以这些往高纬度地区迁徙的人需要尽快演化出浅色皮肤才能适应环境,这是一种很强的自然选择因素。


而皮肤癌虽然也很致命,但发病概率低而且发病的过程很慢,一般需要几十年才会发病,而原始人性成熟较早,一般15岁就开始生育后代了,而且原始人寿命本来也不长,很多人可能还没到皮肤癌发病的年龄就已经因为其他疾病或意外死掉了。


所以皮肤癌并不是一种很强的自然选择因素,不太可能在短时间内让那些往赤道附近迁徙的人肤色重新变黑,这就说明还一定还有着其他更加重要的使得皮肤变深的因素。这就要先了解一下人体所需的另外一种重要的维生素——叶酸。


叶酸也叫维生素B9,是一种水溶性维生素。是合成DNA的必需因子,任何细胞的分裂都离不开叶酸。而叶酸人体也无法自己合成,但好在普通食物中叶酸的含量还是比较丰富的,像绿叶蔬菜、蘑菇、豆类、坚果中都有丰富的含量。


所以一般情况下只要饮食不是太过挑剔是不会缺乏叶酸的。但是叶酸最大的弱点就是很容易会被长波紫外线轻易的分解掉,对于黄皮肤或者白皮肤的人来说,如果没有任何防晒措施的情况下在太阳底下暴晒一个小时,那大概率来说叶酸的浓度会下降到非正常水平。


1996年,一家阿根廷医院接就发生了这么一场悲剧,一名医护人员同时护理的三位产妇,她们都还很年轻身体非常健康,也没有任何营养上的问题,却都产下了神经管有缺陷的婴儿。然后医生就开始寻找问题的根源,在排除了所有医院方面原因之后,最后在三个产妇身上找到了一个可能性最大的罪魁祸首,就是三个产妇她们在怀孕期间都曾享受过几次长时间的日光浴。


为什么孕妇享受日光浴会导致生下缺陷的婴儿呢?就是因为体内的叶酸被大量破坏了之后,体内细胞分裂就会容易出现问题,如果只是普通的细胞分裂,比如表皮细胞、出现一些有问题的细胞可能也不是什么大不了的事情。但对于孕妇来说,体内的婴儿的重要器官和神经元细胞都在不断的分裂生成,如果出现残次品就容易导致婴儿的严重缺陷。


除了怀孕期的孕妇对叶酸需求很大,成年男子对于叶酸的需求也是非常大的,因为每天要生成数以亿计的精子,一旦叶酸缺乏,不止是精子数量减少,畸形精子的比例也会大幅上升,因此备孕期间的男人也应当尽量减少晒太阳,以免叶酸被过多的破坏导致男性不育,或者因为产生大量的不合格的精子,进而增加畸形儿或者女人流产的概率。


所以不管是男人还是女人如果缺乏叶酸,都会直接影响到繁育下一代,是很容易被自然选择淘汰掉的。因此相对于皮肤癌这种慢性病,紫外线对叶酸的破坏可能是导致人类皮肤细胞进化出黑色素阻挡紫外线的更重要的原因。而过多的阻挡紫外线又会导致人体维生素D的缺乏,所以最终在维生素D和叶酸以及皮肤癌等多种因素共同作用之下,迁徙到全球各个地区的人类祖先因为光照强度的差异从而进化出了不同的颜色的皮肤。学者们针对这一现象提出了最佳肤色理论,即什么样的纬度的地区适合什么颜色的皮肤,其中的规律就是越靠近赤道地区就越黑越靠近两极就越白。


但如果你是一个见多识广的人,你可能会发现如果按照这个最佳肤色理论,有一些地区的人的肤色并不是很符合这个现象。比如靠近北极的格陵兰岛,如果按照最佳肤色理论,岛上应该住着白皮肤的人,但格陵兰岛的原住民却有着深色的皮肤,这显然不符合逻辑啊!


对于这个疑问,科学家们已经给出了一个合理的解释。格陵兰岛的原住民他们的饮食结构比较特殊,他们的主要食物是海鱼,包括很多深海的鱼类,而深海鱼富含大量的维生素D,所以他们的这种饮食习惯让他们根本就不缺维生素D,所以皮肤也就没有了变白的压力。


而随着时代的发展,现代年轻的因纽特人也逐渐改变了他们的生活方式,大量从超市购买方便的食品,吃海鱼的量相对就少了许多,于是这些生活在北极圈附件的深色皮肤的少年开始出现了佝偻病,而在这之前,因纽特人从不知道佝偻病为何物。


当然,进化是及其复杂的,影响皮肤颜色肯定还有很多其他因素,但最重要的两个因素无疑就是维生素D和叶酸了,这就是皮肤颜色进化的最大奥秘。了解了这个奥秘,就等于发现了这个奥秘背后隐藏的健康密码!


现代人类皮肤的颜色是人类祖先通过几万年时间对环境被动适应的结果,但随着最近几百年科技和经济的快速发展,人类的工作和生活方式在短时间内就发生了翻天覆地的变化,这种改变除了让人类生活变的更美好的同时,也让我们的生活环境发生了一些意想不到的变化,比如让很多人身体和环境不再是那么的匹配。


就拿皮肤颜色来说,比如居住在赤道附近黑人移民到北欧地区生活,由于日照强度太弱,皮肤的黑色素又阻挡了大量的紫外线,导致这些人严重的缺乏维生素D,必须额外补充维生素D,否则健康必定会受到很大影响。


而对于更多的人来说,虽然不用担心长距离跨纬度迁徙带来的环境变化,但生活方式的巨大变化让我们生活的环境发生了很大的变化。比如由于社会分工变的越来越细,让一部分城市生活工作的人几乎完全隔离了阳光。


比如一些早出晚归在写字楼里上班,中午吃饭就叫个外卖,晚上下班太阳已经下山了,周末又宅在家里不出去活动,又比如一些长期上夜班的人,白天睡觉晚上太阳下山之后才起来活动,几乎接触不到什么阳光,这些人由于缺少阳光的照射是极有可能造成维生素D缺乏的。


如果维生素D的缺乏严重,会导致身体出现很多状况。除了人们熟知的影响骨骼发育之外,还会导致肌肉退化、神经发育不正常、免疫力下降、偏头痛等多种症状。所以如果平时很少晒到太阳的话,最好需要额外补充一些维生素D。


那我们一天需要晒多长时间的太阳才能获取足够的维生素呢?首先需要了解以下数据。


一般情况下维持一天的维生素D的消耗,最少也需要800个国际单位,而普通食物里就算营养成分比较高的鸡蛋,就是是比较大个的鸡蛋,维生素D的含量也才40个国际单位,植物里几乎就没有什么维生素D,所以光靠正常的饮食想获取足够的维生素D可能也就100个国际单位上下,这是远远不够的。


再来看看皮肤通过阳光合成维生素D的效率,有专门的研究测量过,比如夏天中午日照最强烈的时候,一个皮肤白皙的穿泳装的人在烈日下暴晒15分钟,可以产生10000到25000个国际单位的维生素D,当然如果是冬天晒太阳的话,阳光的强度减少了75%,而且还穿上了厚厚的衣服又围上了围巾,裸露出来的皮肤可能就是夏天穿泳装时的几十分之一了,那合成维生素D的效率可能就下降了100倍左右,15分钟就只能产生100到250个国际单位的维生素D了。通过这些数据,我们可以对照一下自己的状况大致估算一下,每天是否产生足够量的维生素D。


其实现在城市生活的大部分人可能都存在缺乏户外活动的情况,特别是最近十几年电子设备的发展让很多室内的电子游戏取代了户外活动,使得现在的人们接触阳光的时间普遍少了很多,因此现代人需要更多的摄入维生素D来保证身体的需求。


国际营养学会推荐的成人维生素D的摄入量是每天400到600个国际单位,老年人因为更容易引起骨质疏松,所以推荐值比成年人高了一倍左右是1000个国际单位。当然我们需要根据自己的实际情况调整这个数量。


上面提到了普通食物维生素D含量比较低,那是不是还是存在一些特殊的食物维生素D含量比较高呢?也是有的,比如动物的肝脏。因为合成了多余的维生素D都是存在肝脏里的,所以含量会比较高,但是肝脏除了维生素D、铁等矿物质含量高之外,各种毒素的含量也是比较高的,因为肝脏和肾脏是处理各种毒素的器官,时间长了就会积累大量的毒素,所以一般不太建议通过吃肝脏补充维生素D。


那还有没有其他食物维生素D含量比较高又没有什么副作用呢?也有的,那就是上面已经提到过的各种深海的鱼,像是鲑鱼、金枪鱼等,这些深海鱼的维生素D的含量大概是同质量的鸡蛋的10倍左右。


为什么深海鱼的维生素D含量会这么高呢?因为维生素D又是所有动物所必须的一种重要物质,而深海鱼类常年生活在漆黑的海底晒不到太阳,所以就没法利用阳光合成维生素D,环境的压力下自然就进化出了不需要通过阳光自己合成维生素D的能力。


而通过自己合成维生素D的好处,就是不用承受阳光中紫外线带来的副作用,那么就可以把维生素D的好处利用到极致,所以体内存储的维生素D就会比那些靠阳光合成维生素D的陆地动物要多的多。


这种现象也可以用经济学中的“边际效益递减”来解释。虽然维生素D对身体很重要,但每一份维生素D的使用在不同的地方所展现出来的价值是不同的,当体内维生素D的含量不够的时候,肯定是优先使用在价值最大的地方。


而陆地动物依靠紫外线合成维生素D是有代价的,假设每合成100国际单位的对身体的伤害是3分,当体内很缺乏维生素的时候,每合成100国际单位的维生素D对身体的好处可能是9分、8分。这种情况下多合成一点维生素D肯定只利大于弊的。


而当合成的维生素D越来越多的时候,使用价值是会不断下降的,一直到新合成的维生素D的使用价值和紫外线对身体的伤害差不多,这时候继续再合成维生素D就不划算了。长期的进化基本上是可以形成这样一种平衡。


而那些深海鱼类由于不需要依靠紫外线合成维生素D所以没有副作用,就算合成维生素D价值降低到1分甚至是0.1分,依然还是划算的,所以深海鱼类体内的维生素D的含量就普遍比较高。


当然补充维生素D最方便最实惠的还是直接吃维生素补充剂,比如我们最容易买到的维生素D制剂,一粒里面含有400个国际单位的维生素D,根据自身的情况每天吃一两粒,这个量长期吃一点都没问题。


当然每个人最好还是根据自身的饮食习惯和生活习惯,估算一下自己需不需要补充维生素D,或者需要补充多少维生素D。这种估算不需要精确,只需要一个大概就可以。



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文章转载自微信公众号:奔向自由之路

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