科學也可以如此靠近

人類努力了10萬年,才換來現在的膚色

5月
11
2018

2018年5月11日11時 今日科學 知乎專欄

知乎專欄

馬丁·路德·金博士一輩子都在為黑人平權而努力,在他著名的「我有一個夢想」的演說中,他曾經振臂疾呼:

「I have a dream that my four children will one day live in a nation where they will not be judged by the color of their skin, but by the content of their character」

「我夢想有一天,我的四個孩子將在一個不是以他們的膚色,而是以他們的品格優劣來評價他們的國度里生活。」

很不幸因為為黑人吶喊,在他39歲的時候遭遇刺殺,但他的努力已大大推動了黑人的平權運動的進展,為了紀念他的成就美國也設立了馬丁·路德·金紀念日。

如果金博士主修的不是神學,而是生物學,也許他會再加一句

「如果回到10萬年前,我們都是在東非大草原上奔跑的同一類人」 是的,我們在10萬年前曾經都是黑種人,人類大遷徙到世界各地,為了適應當地環境才改變了我們的膚色。

我們都是黑種人

當時所有的人類都是一家,生活在東非大草原,這時候其實我們都是「黑種人」。想想這樣的場景:烈日凌空的草原上,一群群黝黑的直立人拿著石制的武器在圍追比自己個頭都大的獵物,他們通過長時間奔跑消耗獵物的體力,最終合作制服他們,換取一日果腹。

除了追捕獵物之外,我們的祖先也面臨另外一個大敵:陽光中的紫外線。過強的UV輻射不但會曬傷我們的皮膚,還會損害我們的DNA,引起基因突變甚至引發癌症。而我們的祖先為了進行防護,從黑色素細胞中分泌出黑色素並沉澱在皮膚里,這樣就能很好地「吸收」紫外線,達到保護我們身體的效果。

進擊的祖先,走出非洲

然而隨著人類的能力越來越強,非洲的人類越來越多,有限的資源慢慢地不足以支持人類的生存,我們充滿探險精神的黑人祖先做出了重要的決定:走出非洲。

人類從東非出發,穿過中東,往西北進入歐洲,成為了高加索人,也就是現在白人的祖先;往東走,進入亞洲,成為了如今黃種人的祖先。而亞洲這一個分支並沒有停下來,他們遷移到太平洋群島、澳大利亞、紐西蘭,成為當地的土著人。另一支跨過白令海峽到達北美,再南下占領南美洲。從此以後地球上就「天下莫非人類」了。

為了生存,褪去顏色

在人類的遷移過程中,發生了一件事,就是隨著緯度的升高人類接收的太陽光照變少了。一方面這是好事,因為我們不再害怕太陽中的紫外線。但另一方面這也出了大問題,因為紫外線也是我們合成維生素D的必要條件,高緯度地區UV強度大大下降,我們的祖先就無法獲得維生素D了。

缺乏維生素D會造成大問題,包括生長發育不良、骨質酥鬆,甚至新生兒的嚴重疾病。而從非洲走出的「黑種人」本身適應高UV的膚色在這裡反而成了大大的劣勢:本來UV就不足,可能導致維生素D的缺乏,偏偏黑色素又將大多數UV擋在了外面,更加劇了維生素D的合成困難。

這時候,演化的力量起作用了,它讓人類根據UV的強度調整了膚色,從而能夠很好地平衡遮蔽紫外線和滿足維生素D合成的適合需求,因而就有了我們現在的人種膚色。而且陽光越少的地方,我們顏色褪得越徹底,這才有了北歐的白人、中東的棕色人種和亞洲的黃種人。

如果我們把地球塗上當地人種的顏色,就會像這樣:

因此從非洲奔跑求生的直立人,到走出非洲的勇敢祖先,到移民並在東亞安定下來的黃種人,我們通過世世代代的遺傳演化,在UV防護和產生維生素D之間達到了平衡,經歷了10萬年才最終找到了自己最適應的膚色。

顏色「褪變」,多基因控制

我們看到的所有具體的演化過程都體現在性狀上,而改變的原因都是由於底層的基因變化。對於膚色的變化,最近發表的一篇文章(2017年10月)在找到了幾個重要的基因:SLC24A5,HERC2,OCA2和MFSD12。

SLC24A5,HERC2和OCA2已經是被廣泛接受的和膚色相關的基因,比較有意思的是MFSD12。科學家為了更好地研究MFSD12的功能,就把斑馬魚(一種黑白相間的模式生物)進行了MFSD12進行了突變,結果如下:和正常的斑馬魚(A, C)相比,MFSD12突變的斑馬魚(B, D)的顏色明顯變少了,證明MFSD12和色素的合成有重要關係。

人類膚色,演化的傑作

因此,如果一直往史前追溯,無論是黃種人、白種人還是黑種人,我們的祖先都在努力在東非草原上奔跑,努力防止紫外線傷害的黑種人。由於後續走出非洲,到達不同維度的地區,為了平衡防止UV和需要UV合成維生素,我們身體中的基因發生了變化,慢慢變成了適應當地光強的皮膚顏色。

一般演化的改變都是以百萬年為尺度的,而且變化可能也不明顯;而人類的膚色在短短的10萬年內有如此重大的改變,可以說是生物學和演化史上的「經典案例」了。

現在由於工業化的發展不同地區演化而來的白種人、黃種人和黑種人又聚在了一起,如果我們應該以「生物學」而不是「社會學」的角度來看待,更多的應該是「神奇」而不是「衝突」。


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