По словам группы под руководством Питера Элиаса, доктора медицины, профессора дерматологии UCSF, повышение способности кожи улавливать ультрафиолетовый свет для выработки витамина D действительно важно. Однако Элиас и его коллеги пришли к выводу в своем исследовании, что изменения функции кожи как барьера для элементов внесли больший вклад, чем изменения пигмента кожи в способность жителей Северной Европы вырабатывать витамин D.
Команда Элиаса пришла к выводу, что генетические мутации, ставящие под угрозу способность кожи служить барьером, позволили светлокожим северным европейцам заселиться в широтах, где слишком мало ультрафиолетового света B (UVB) для производства витамина D проникает в атмосферу.По словам Элиаса, среди ученых, изучающих эволюцию человека, почти все считали, что необходимость производить больше витамина D в северных широтах привела к генетическим мутациям, которые снижают выработку пигмента меланина, основного фактора, определяющего тон кожи.«В более высоких широтах Великобритании, Скандинавии и Прибалтики, а также в Северной Германии и Франции очень мало света UVB достигает Земли, и это ключевая длина волны, необходимая коже для выработки витамина D», — сказал Элиас.«Хотя кажется логичным, что потеря пигмента меланина будет служить компенсирующим механизмом, позволяющим больше облучать поверхность кожи и, следовательно, производить больше витамина D, эта гипотеза ошибочна по многим причинам», — продолжил он. «Например, недавние исследования показывают, что темнокожие люди вырабатывают витамин D после пребывания на солнце так же эффективно, как и люди со светлой пигментацией, а остеопороз, который может быть признаком дефицита витамина D, встречается реже, чем чаще, у темнокожих людей. пигментированные люди ».
Более того, доказательства наличия градиента с юга на север в распространенности мутаций меланина слабее, чем для этого альтернативного объяснения, исследованного Элиасом и его коллегами.В более ранних исследованиях Элиас начал изучать роль кожи как барьера для потери воды.
Недавно он сосредоточился на специфическом белке кожного барьера под названием филаггрин, который расщепляется на молекулу, называемую урокановой кислотой, — по словам Элиаса, наиболее мощного поглотителя ультрафиолетового излучения в коже. «Это определенно важнее меланина для слегка пигментированной кожи», — сказал он.В своем новом исследовании исследователи выявили поразительно более высокую распространенность врожденных мутаций в гене филаггрина среди населения Северной Европы.
До 10 процентов нормальных людей несли мутации в гене филаггрина в этих северных странах, в отличие от гораздо более низкого уровня мутаций в южноевропейских, азиатских и африканских популяциях.Более того, более высокая частота мутации филаггрина, которая приводит к потере урокановой кислоты, коррелирует с более высокими уровнями витамина D в крови. По словам Элиаса, широтно-зависимые вариации генов меланина не связаны с уровнями витамина D. Эти данные свидетельствуют о том, что изменения кожного барьера сыграли роль в эволюционной адаптации Северной Европы к северным широтам, говорится в исследовании.Тем не менее, по словам Элиаса, за эти ослабляющие барьеры мутации филаггрина пришлось пойти на эволюционный компромисс.
Носители мутации имеют тенденцию к очень сухой коже и уязвимы для атопического дерматита, астмы и пищевой аллергии. Но эти заболевания появились только недавно и не стали проблемой, пока люди не начали жить в густонаселенной городской среде, сказал Элиас.Лаборатория Элиаса показала, что пигментированная кожа обеспечивает лучший кожный барьер, что, по его словам, было критически важно для защиты от обезвоживания и инфекций среди предков, живущих в Африке к югу от Сахары. Но потребность в пигменте для обеспечения этой дополнительной защиты уменьшилась по мере того, как современные человеческие популяции мигрировали на север за последние 60000 лет или около того, сказал Элиас, в то время как потребность в поглощении УФB-света стала больше, особенно для тех людей, которые мигрировали на Крайний Север после отступления. ледники менее 10 000 лет назад.
Данные нового исследования не объясняют, почему жители Северной Европы потеряли меланин. Если необходимость производить больше витамина D не приводила к потере пигмента, то что же тогда? Элиас предполагает, что «когда человечество мигрировало на север, подальше от тропического натиска ультрафиолета B, пигмент постепенно терялся в целях сохранения метаболизма.
Организм не будет тратить драгоценную энергию и белки на производство белков, которые ему больше не нужны ».Для исследования эволюционной биологии, названного журналом «обобщающей статьей», Элиас и соавтор Джейкоб П. Тиссен, доктор медицины, профессор Копенгагенского университета, нанесли на карту данные о мутациях и измерили корреляцию с уровнями витамина D в крови.
Лаборатории по всему миру выявили мутации. Дэниел Бикл, доктор медицинских наук, профессор медицины UCSF, поделился своими знаниями о метаболизме витамина D.