Цвят на кожата - биология

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Антибиотици от бактерии

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Цвят на кожата

Тази статия разглежда цвета на кожата на живите същества. За използването на термина в изкуството като специфичен нюанс, вижте Incarnate.

The Цвят на кожата (също тен на лицето) е индивидуална характеристика, която се определя главно от пигментацията на кожата и структурата на кръвоносните съдове. В случай на голям брой живи същества, особено тези, които са обезкосмени и пернати, цветът на кожата служи като камуфлаж или за сигнали, например като предупредителен сигнал за отровни животни или по време на поведение на ухажване.

Промени в цвета

Според скоростта могат да се разграничат четири вида промяна на цвета:

Някои животни могат да променят цвета на кожата си бързо и дори едностранно, като хамелеони или октоподи. Промяната настъпва чрез движения на пигментни клетки, дължащи се на нервни стимули и може да служи както като камуфлаж, така и за изразяване на привързаности.
Друга промяна на цвета се получава от промяна в периферния кръвен поток, това може да бъде нервно или хормонално контролирано, напр. червена глава или червено подуване на някои маймуни, готови за чифтосване.
Други възможности са бавните промени, например чрез промени в пигментацията в резултат на излагане на слънце. Това може да бъде метаболитна ефективност като реакция на влиянието на околната среда.
Други животни имат фиксирано оцветяване, което се променя сезонно или с възрастта, напр. насекоми.

Причини за индивидуалния цвят на кожата

пигментация

Различните пигменти имат ефект върху цвета на кожата. Количеството меланин, което присъства, е особено важно при бозайниците.

Делът на меланина в кожата е генетично обусловен, но меланинът все повече се образува в определен диапазон чрез излагане на слънчева светлина (ултравиолетова радиация). Меланинът се среща в два варианта: от една страна има еумеланин, кафяв до черен пигмент, а от друга страна има феомеланин, червен до жълт пигмент.

Еумеланинът определя типа кожа и по този начин цвета на кожата. След това пропорцията на феомеланин създава червеникав или жълтеникав подтон, особено за леки типове кожа. Червената коса е ясна индикация, че се образува значително повече феомеланин, отколкото еумеланин. Изключително лекият тип кожа I се свързва най-вече с червената коса.

Наследствен дефицит при образуването на пигмент или определени пигменти е албинизъм.

Кръвоносни съдове

Като втори фактор, влияещ на цвета при леките типове кожа, зачервяването на човешката кожа се определя от кръвоносните съдове, които лежат под кожата. Те могат да се стеснят и разширят в краткосрочен план, което може да ги направи бледи или зачервени.

Регион на тялото

Цветът на кожата не е еднакъв навсякъде по тялото: Дланите на ръцете и стъпалата са бедни на меланин и следователно по-светли и/или по-червени от останалата част на кожата. Устните, подобно на лигавиците, са с червен цвят, но със силна пигментация често са много тъмни. Кожата на върховете на пръстите, кокалчетата, ушите и носа също често е леко червеникава, тъй като има повече кръвоносни съдове точно под повърхността. В областта на зърната и гениталните органи кожата е по-тъмна поради повишеното съдържание на меланин.

пол

Полът също влияе върху цвета на кожата. Средно жените имат три до четири процента по-светла кожа от мъжете [1] .

генетика

Геномът на човек оказва значително влияние върху цвета на кожата, което води до различното разпределение на цвета на кожата при различните етнически групи.

Като дефект в един от участващите гени, албинизмът води до наличието на или малко количество меланин, в резултат на което засегнатите индивиди получават бяла или по-светла кожа и коса. За разлика от това, левцизмът кара меланоцитите да отсъстват, в резултат на което засегнатите индивиди имат бяла или нормално-бяла петниста кожа и коса. При хората е известен частичен левцизъм, известен като пиебалдизъм.

Светлата кожа на европейците и азиатците се дължи главно на албинизъм от типа OCA4. Голям брой гени участват в наследяването на цвета на кожата, което се вижда от факта, че наследяването на цвета на кожата не следва ясно законите на Мендел. Повечето гени, отговорни за цвета на кожата, все още не са идентифицирани.

Значение на пигментацията

Тъмната кожа има няколко предимства пред светлата кожа. Важният витамин B (фолиева киселина) се унищожава от UV-A лъчение [2], което може да доведе до малформации в потомството, ако майката е била изложена на прекомерни UV лъчи по време на бременността си. Най-честата малформация при бебетата е спина бифида („отворен гръб“). Освен това дефицитът на фолиева киселина има отрицателен ефект върху производството на сперматозоиди. Тъмната кожа е защита срещу проникването на UV лъчи. Това означава, че предимно само хората с ниско съдържание на меланин са склонни да имат дефицит на фолиева киселина, която може да бъде противодействана по време на бременност с допълнителни добавки с фолиева киселина.

Също така пигментацията има предимството, че падащата UV светлина от слънчевата светлина вече се абсорбира в най-горните, мъртви кожни клетки и по този начин не може да проникне в по-дълбоките слоеве, където може да развие мутагенни и канцерогенни ефекти. От друга страна, светлата кожа улеснява намирането на паразити, тъй като много от ектопаразитите са членестоноги и имат тъмен склеротин, съхраняван в хитина на техните кутикули за повишена здравина. Разбира се, това предимство се прилага само ако изобщо се извършва (социално) поддържане.

Недостатъкът на пигментацията е, че в резултат на абсорбирането на UV светлина в най-горния, предимно мъртъв кожен слой, по-малко UV лъчение прониква в по-дълбоките слоеве, което може да се използва от живите клетки за производство на холекалциферол (витамин D).

В резултат на това адаптираната пигментация трябва да представлява оптимизация според действително наличното количество UV.

Това е последвано от глобалното разпределение на цвета на кожата на генетична основа, но също така и използването на UV блокери за слънцезащита и (в обратна посока) слънчеви бани.

Методи за класифициране на цветовете на кожата

В началото на 20-ти век е кръстен на антрополога Феликс фон Лушан Скала на фон Лушан един от най-често срещаните начини за класифициране на цветовете на кожата. Скалата се състои от 36 номерирани керамични диска, чийто цвят е сравнен с този на кожата, която трябва да бъде класифицирана. На практика технологията се оказа неточна. Тъй като кожата на човек може да има ясно различен цвят в области, които са все по-малко изложени на светлина, беше препоръчано да се сравни област на кожата, която е „възможно най-малко изложена на светлина“ с керамичните дискове. Въпреки това различни антрополози излязоха с различни резултати от измерванията. Още през 1911 г. самият Лушан отхвърля цвета на кожата като "расова" характеристика. [3] Днес скалата има само историческо значение.

Най-надеждният инструмент, който понастоящем е наличен за категоризиране на цвета на кожата, е спектрофотометърът.

Еволюция на цветовете на кожата

В контекста на теорията за еволюцията възниква въпросът за причините за различните цветове на кожата в и между популациите, особено при хората между етническите групи.

Теорията на еволюцията предполага, че относителната честота на някои изрази по отношение на наследствена черта в популацията се увеличава в сравнение с други изрази на същата черта, ако тези изрази на черта имат предимство при селекцията, т.е. носителите на определящия генетичен състав имат по-висок репродуктивен успех.

Що се отнася до цветовете на човешката кожа, може да се забележи, че цветът на кожата също варира в широки граници в рамките на една популация и че разликите спрямо останалите популации са толкова малки, че класификацията въз основа на цвета на кожата не е възможна. От друга страна, цветът на кожата корелира с географския регион по такъв начин, че колкото по-високо е UV лъчението, толкова по-силна е пигментацията.

Най-често срещаното вярване е, че тъмният, африкански тон на кожата има оригинален Тон на кожата и по-светлите европейски и азиатски тонове на кожата независими един от друг по-късно се появи. [4]

През 2000 г. Нина Яблонски и Джордж Чаплин излагат теория [5], която се позовава по-специално на предимствата и недостатъците на високите и ниските нива на меланин. Разделянето на световните региони според ултравиолетовите лъчи доведе до карти, чието оцветяване беше поразително подобно на това на по-старите карти, в които картата беше оцветена според цветовете на кожата на хората, живеещи там. [5] Яблонски и Чаплин заключават, че в хода на еволюцията светлите и тъмни тонове на кожата може да не са се появили от тъмните тонове на кожата, а по-скоро светлите и тъмните тонове на кожата като екстремни етапи на адаптация от доста кафеникав начален тон.

Хипотеза за произход чрез естествен подбор

Според тази хипотеза предимствата на селекцията в съответния регион се считат за решаващата причина за развитието на регионално отклоняващи се цветове на кожата. Приспособяването към светлинните условия и UV лъчението в съответния регион е предполагаем механизъм. [6]

Меланинът предпазва кожата от ултравиолетовите лъчи на слънцето. Меланинът предотвратява мутагенните ефекти, особено UV-B радиацията. В това отношение високото съдържание на меланин е предимство в региони със силно слънчево лъчение, но не непременно в същата степен в региони с ниско слънчево лъчение. Тази функция обаче по същество се отнася само за еумеланин, но не и за феомеланин, който няма значителни UV-защитни свойства.

Втората полза на меланина е, че циркулиращата в кръвта фолиева киселина е защитена от ултравиолетово лъчение. Без тази защита тя бързо ще се влоши. Фолиевата киселина е важна за развитието на младия ембрион и играе важна роля в производството на сперматозоиди. Следователно хората, които са склонни да имат ниско съдържание на меланин, които получават твърде много ултравиолетово лъчение и които не приемат повишени количества фолиева киселина чрез храната си, трябва да очакват намалена плодовитост или повишен риск от дефекти в развитието на детето.

Съдържанието на меланин в кожата също оказва пряко влияние върху производството на витамин D. Колкото повече меланин има в кожата, толкова по-малко витамин D може да бъде произведен. Хората, които са склонни да имат високо съдържание на меланин и които живеят на високи географски ширини, могат да страдат от дефицит на витамин D и да изберат съответно диетата си, ако се появят симптоми на дефицит. Хората със склонност към ниско съдържание на меланин са по-малко склонни към съответните симптоми на дефицит и следователно може да са имали предимство при селекция или липса на недостатък при селекцията в умерените до полярните климатични зони.

Схемата на географско разпределение на интензивността на слънчевата светлина корелира приблизително с географския модел на разпространение на човешката пигментация и до голяма степен потвърждава тази хипотеза, дори ако миграционните движения през последните 500 поколения (от ледниковата епоха) прикриват точна връзка.

Скоростта, с която различните мутации се разпространяват в съответните човешки популации също показват, че в региони с ниска слънчева радиация се е осъществил положителен подбор в полза на светлата кожа, докато в региони с висока слънчева радиация е запазен първоначалният тъмен цвят на кожата. [7] [8] Светлият цвят на кожата на европейците и азиатците възниква независимо един от друг [7] [8] и се връща към типичните гени на албинизъм [8] .

Хипотеза за произход чрез сексуален подбор

Американският антрополог и физиолог Джаред Даймънд вижда - въз основа на подобни предположения на Чарлз Дарвин - механизмите на сексуален подбор като вероятна причина за развитието на различни цветове на кожата. Според това предпочитанията, оформени в ранното детство, показват, че когато избират партньор, хората са склонни да се ориентират повече към външния вид на предишни болногледачи в семейството и тяхната среда. През поколения това би могло да доведе до развитие на популации с подобен външен вид и също така да обясни странния ефект, поради който в климатично много сходни региони със съпоставим начин на живот на популациите, подобни или еднакви цветове на кожата не се развиват непременно за дълъг период от време. [9]

Значение в расизма

Расизмът предполага, че хората могат да бъдат разделени на раси и класифицирани според тяхната стойност. „Расовите теории“, които отдавна правят „претенции за научно качество“ [11] от Кант и Просвещението [10], избират „индивидуални характеристики (като например цвета на кожата) от множество предимно визуално видими физически характеристики“, за да го използват Хората въз основа на „естествен даденост“ и „съответен критерий“ като цвета на кожата им Същност да се разграничи. Тук на предполагаемо статичните и обективни „расови характеристики“ се приписват определени социални, културни и религиозни характеристики и поведенчески модели. Както показа Алберт Меми, създадените по този начин различия се обобщават, абсолютизират и оценяват в процес на хегемонистична практика [12]. Въз основа на конструирана стандартна настройка на „своето“, „другото“ се идентифицира и хомогенизира [11] .

При расизма цветът на кожата обикновено се изобразява като „един цвят“, въпреки че цветът на кожата винаги се променя в спектър от цветове [13]. Класификацията на хората според противоречивата и не винаги ясно различима характеристика на цвета на кожата, като "бял" или "черен", се основава на критериите за биологизъм и последваща идеологическа есенциализация [14] .

Значение в бизнеса и технологиите

Козметиката като грим и слънцезащитни продукти са важни продукти за регулиране на цвета на кожата. Минералната охра вече е била използвана от хората за оцветяване преди поне 60 000 години.

В компютърните науки (особено при разбирането на изображенията) откриването на цвета на кожата е от особено значение. Използва се например за автоматично разпознаване на лица и изражения на лицето в изображения и за филтриране на съдържание за възрастни в Интернет. По-специално, това доближава възможността за комуникация с компютри и роботи малко по-близо, по-интуитивно и по-човекоподобно. Това е трудно предизвикателство поради голямата цветова гама на човешката кожа. Ако площта, декларирана като цвят на кожата, е твърде голяма, обекти с подобен цвят (например дървени врати) също ще бъдат неправилно разпознати като кожа. От друга страна, ако го изберете твърде малък, не всички цветове на човешката кожа ще бъдат разпознати. Цветният модел HSV предлага добър подход за разпознаване на кожата. Цветовият тон и наситеността са много сходни при всички хора и рядко се срещат в тази комбинация. В модела HSV черно-белите хора се различават само по своята яркост (стойност на цвета или интензивност) V, която може просто да бъде игнорирана по време на откриването.

В Австралия биотехнологичната компания Clinuvel разработи изкуствена реплика на хормона α-msh, наречена Melanotan I. Синтетичният хормон е до хиляда пъти по-ефективен от естествения оригинал, тъй като образува по-силна връзка с меланокортиновия рецептор MC1R. α-msh се прикачва към меланоцитите, които след това произвеждат кафявия пигмент меланин (еумеланин). По-специално, синтетичният вариант на α-msh увеличава производството на еумеланин. В резултат на това съдържанието на меланин в кожата се увеличава, което означава промяна на типа кожа IV в случай на тип II кожа. В резултат на това има по-малко фотоувреждания и слънчеви изгаряния, което в крайна сметка също трябва да намали индивидуалния риск от рак на кожата.

В Япония е разработено изкуствено съединение, наречено руцинол, което действа като съставка в изсветляването на кожата. Синтетичната активна съставка е до 100 пъти по-ефективна от хидрохинона, тъй като инхибира два ензима, необходими за синтеза на меланин. Това инхибира общия синтез на меланин и след това производството на черен меланин. В резултат на това съдържанието на меланин в кожата пада, което може да доведе до промяна на типа кожа II в случай на тип IV кожа.