{3} Почему посветлели волосы, ведь они не участвуют в синтезе витамина D? Почему у людей сильно пигментированы гениталии, редко выставляемые на солнце? Зачем меланин присутствует в некоторых внутренних органах животных — например, в ушах, в глотке или в тканях мозга?
Вспоминают и про то, что у некоторых северных народов Азии кожа более темная, чем у их южных соседей, и про то, что темная кожа встречается и у приматов, покрытых шерстью, и у обезьян, живущих в лесу, и даже у ночных животных, которым ультрафиолета точно не стоит бояться.
Согласно первой, разрабатываемой австралийским биологом Джеймсом Макинтошем, главная функция меланина — борьба с микробами. Исследователь ссылается на наблюдения, исходя из которых темнокожие люди меньше страдают от кожных инфекций, реже заражаются чесоткой и грибком. Макинтош пишет о гнойных поражениях кожи, смертность от которых во Вьетнаме у белых американских солдат была в 2,5 раза выше, чем у афроамериканцев. Значит, меланин делает кожу более устойчивой к инфекциям?
Оказывается, у насекомых синтез пигмента играет важную роль в защите от паразитов: меланин формирует вокруг бактерий и других микроорганизмов особые капсулы, тем самым нейтрализуя их{4}. Полагают, что промежуточные вещества, образующиеся при синтезе меланина, обладают антимикробным и антивирусным действием. Как пишет Макинтош, в некоторых исследованиях альбиносов показано, что ряд генов, участвующих в меланизации, связан и с регуляцией иммунитета.
По мысли Макинтоша, у человека меланосомы в коже создают барьер против вредных микроорганизмов, поэтому у жителей тропических и экваториальных широт более темная кожа: ведь в «тропическом супе», кишащем паразитами, риск подцепить инфекцию выше (паразитарная гипотеза из части I, ты вернулась!). Становится понятным, зачем меланин на участках тела, закрытых от солнца. Странно только, что загар возникает в ответ на действие ультрафиолета, а не на укусы малярийного комара.
Джеймс Макинтош полагает, что, когда люди мигрировали на север, риск инфекций снизился[52], а питание стало более скудным. Поэтому поступавший с пищей тирозин, необходимый для синтеза пигмента, оказалось выгодным пустить на строительство других белков. В этом либо в половом отборе кроется причина посветления кожи{6}.
Идея Макинтоша не нова. Поскольку европейские путешественники, посещавшие экваториальные леса, гораздо чаще умирали от малярии, чем от превратностей погоды, некоторые исследователи полагали, что главным фактором эволюции цвета кожи был вовсе не климат, а борьба с инфекциями. В 1965 году южноафриканский врач Геркулес Вассерман даже предположил, что темная кожа африканцев, австралийцев, жителей юга Азии — всего лишь побочный эффект иммунитета. Он это видел так: у темнокожих людей более мощная иммунная система и, соответственно, ослаблена работа коры надпочечников (вырабатываемые надпочечниками гормоны кортикостероиды подавляют работу первой линии иммунитета — системы макрофагов). Это, в свою очередь, приводит к росту активности других гормонов, в том числе стимулирующих синтез меланина. Меланин в коже, по Вассерману, не выполняет каких-либо полезных функций — просто «так получается»{7}.
Другая гипотеза получила название «барьерной», поскольку отводит меланину в коже роль усилителя барьерных свойств. Речь об уменьшении потерь жидкости через кожу.
Вспомним, что одна из основных функций кожи — «граница на замке»: ничего лишнего не должно проникать в организм извне, и лишь дозированно любые вещества — прежде всего, вода — покидают наше тело. С этой целью действует так называемый эпидермальный барьер: отмершие кожные чешуйки корнеоциты скреплены белковыми перемычками — десмосомами, а пространство между ними заполнено жирами — липидами. Жир отталкивает воду, так что эпидермис образует труднопреодолимую преграду для воды и растворимых в ней веществ. Вдобавок сверху роговой внешний слой эпидермиса покрыт кислотной мантией, состоящей из кожного сала, пота и выделяемых кожей кислот. Эта кислая среда губительна для большинства бактерий, так что защищает наш организм от несанкционированного проникновения. Исследователей интересовало, влияет ли кожная пигментация на барьерные свойства кожи, но эксперименты не выявили особой разницы. Из некоторых опытов следовало, что африканцы теряют через кожу чуть больше жидкости, чем европейцы, но разница эта незначительна.
Но, возможно, важнее не количество воды, выделяемое кожей в обычной ситуации, а то, как наш естественный барьер реагирует на стресс, насколько быстро он восстанавливается.
Группа исследователей, в числе которых американский дерматолог Питер Элиас, много лет изучает барьерные свойства кожи. В 1995 году ученые поставили очередной эксперимент, в котором пытались понять, чья кожа удерживает влагу лучше: мужчин или женщин? Европейцев или азиатов? Обладателей светлой или темной кожи? Для этого оценивали количество воды, испаряющейся с определенных участков кожи на руке в заданных условиях. По результатам исследования не обнаружилось разницы ни между полами, ни между расами. Зато темная кожа показала себя существенно лучше, чем светлая{8}. Внимание, еще раз: между расами разницы нет, а между обладателями кожи разного типа — есть!
О том, что не найдено расовых различий в барьерных свойствах кожи, говорится уже в заголовке статьи об исследовании (Skin Type, but Neither Race nor Gender…), и об этом авторы неоднократно упоминают в более поздних публикациях. Однако в реальности сравнивали только европейцев (white) и азиатов, причем обладающих одинаковым цветом кожи! Почему бы не сравнить азиатов с неграми? Нужно добавить, что в исследовании участвовали восемь белых и шесть азиатов. Негусто для глобальных выводов…
Что вообще значит «лучше»? Особых различий в количестве жидкости, выделяемой кожей в состоянии покоя, на самом деле не было. Но исследователи, помимо этого, оценивали устойчивость барьера, причем оригинальным образом: с помощью клейкой ленты они сдирали тонкий слой кожи с участка на руке, еще раз проводили измерения — и повторяли эту операцию, пока потери воды с «обдираемой» области не превышали 20 г/м2/час (бр… наверное, это не очень приятно, когда тебя снова и снова эпилируют скотчем. Но чего не сделаешь ради науки). На светлой коже такую операцию пришлось провести примерно 30 раз, но темная оказалась более чем вдвое устойчивей: чтобы получить нужную проницаемость, в среднем ее пришлось обрабатывать липкой лентой 67 раз. Кроме того, темная кожа заметно быстрее восстанавливалась после такой операции.
Исследование повторили в 2009 году уже на большем числе испытуемых. Вдобавок измерили pH поверхности кожи каждого добровольца. Напомню, что pH — это мера кислотности. Чем он ниже, тем кислотность выше.
Результаты предыдущих опытов подтвердились, а pH темной кожи оказался существенно более низким, чем светлой. Исследователи предположили, что повышенная кислотность — одна из причин высоких барьерных свойств темной кожи. Гипотезу проверили: светлую кожу обработали полигидроксильной кислотой, чтобы снизить ее pH до уровня, типичного для темной кожи. Как пишут исследователи, такая кожа после очередной серии «снятий» клейкой лентой восстанавливалась значительно быстрее, чем необработанная.
Как же кислотность связана с защитными свойствами кожи? Авторы исследования полагают, что кислая среда благоприятствует образованию липидов, составляющих основу кожного барьера. Но почему поверхность темной кожи более кислая? Оказывается, пигментные клетки — меланоциты в темной коже обладают более низким pH, т. е. в них больше кислоты, и она, по-видимому, сосредоточена в меланосомах. Кроме того, в сильно пигментированной коже во внешние слои эпидермиса попадает гораздо больше меланосом. Так что, по мысли исследователей, именно меланосомы обеспечивают повышенную кислотность поверхности эпидермиса у темнокожих людей. Итак: в темной коже более кислые меланосомы и большее их число достигает внешнего, рогового слоя. Повышенная кислотность и обеспечивает антимикробную защиту, и делает кожный барьер более прочным{9}.
Питер Элиас и его коллега дерматолог Мэри Уильямс принялись развивать эти идеи. Эволюция предков человека проходила в африканской саванне, в экстремально жарких засушливых условиях. Как вы помните, у гоминин поменялся тип терморегуляции: волосяной покров исчез, и древние люди стали активно потеть. С точки зрения борьбы с перегревом это хорошо, но обезвоживание — страшная вещь. Поэтому, рассуждали Элиас и Уильямс, задача выглядела так: когда необходимо охлаждаться — потей, но в других ситуациях максимально экономь воду. Так что эволюционировала не только эффективность потовых желез — развивались и барьерные свойства кожи. Вот для того, чтобы пропускать как можно меньше влаги, кожа наших предков и потемнела. Ультрафиолет тут тоже, конечно, играл свою роль, но хитрым образом. Известно, что большие дозы ультрафиолета приводят к повреждениям кожи и ухудшают ее защитные свойства. Однако, по некоторым данным, в небольших количествах ультрафиолет, напротив, может усиливать кожный барьер и улучшать антимикробную защиту{10}. Меланин в эпидермисе, не пропуская ультрафиолет в более глубокие слои и защищая кожу от ожогов, обращает вредное действие солнечного излучения в полезное