Как свет сформировал цвет нашей кожи, глаза и кудрявые волосы

На протяжении большей части эволюционной истории активность человека была связана с дневным светом. Технологии освободили нас от этих древних циклов сна и бодрствования, но есть свидетельства, что солнечный свет оставил и продолжает оставлять свой след.

Мы не только по-прежнему склонны бодрствовать днём и спать ночью, но и можем благодарить свет за многие другие аспекты нашей биологии.

Возможно, свет заставил наших предков ходить прямо на двух ногах. Свет помогает объяснить эволюцию цвета нашей кожи, почему у некоторых из нас кудрявые волосы и даже размер наших глаз.

Миллионы лет эволюционной истории означают, что люди по-прежнему остаются существами света.

Мы встали на ноги, а затем вышли из Африки

Первые современные люди эволюционировали в тёплом африканском климате. Снижение воздействия палящего солнечного света — одно из объяснений, почему люди начали ходить прямо на двух ногах. Когда мы стоим, а солнце находится прямо над головой, на наше тело попадает гораздо меньше солнечных лучей.

Кудрявые волосы также могли защищать нас от жаркого солнца. Идея в том, что они обеспечивают более толстый слой изоляции, чем прямые волосы, чтобы защитить кожу головы.

Ранние Homo sapiens имели дополнительную защиту от солнца в виде сильно пигментированной кожи. Солнечный свет разрушает фолат (витамин B9), ускоряет старение и повреждает ДНК. В условиях яркого климата наших предков тёмная кожа защищала от этого. Но эта тёмная кожа всё же пропускала достаточно УФ-излучения для стимуляции жизненно важного производства витамина D.

Однако, когда люди колонизировали умеренные зоны с более слабым светом, они неоднократно эволюционировали в сторону более светлой кожи, посредством разных генов в разных популяциях. Это происходило быстро, вероятно, в течение последних 40 000 лет.

При снижении УФ-излучения ближе к полюсам требовалось меньше пигментации для защиты от разрушения фолата. Более светлый цвет лица также пропускал больше скудного света, чтобы организм мог вырабатывать витамин D. Но был один большой недостаток: меньшая пигментация означала меньшую защиту от повреждений солнцем.

Это эволюционное прошлое способствует тому, что в Австралии одни из самых высоких в мире показателей заболеваемости раком кожи.

Наша колониальная история означает, что более 50% австралийцев имеют англо-кельтское происхождение со светлой кожей, переселённое в среду с высоким уровнем УФ-излучения.

Солнечный свет также способствовал разнообразию человеческих глаз. Люди с высоких широт имеют меньше защитного пигмента в радужной оболочке. У них также больше глазницы (и, предположительно, глазные яблоки), возможно, чтобы пропускать больше драгоценного света.

Опять же, эти особенности делают австралийцев европейского происхождения особенно уязвимыми к нашему суровому свету. Поэтому неудивительно, что в Австралии необычно высокие показатели заболеваемости раком глаз.

Мы не можем избавиться от наших биологических часов

Наш циркадный ритм — цикл бодрствования и сна, управляемый нашим мозгом и гормонами, — ещё один тяжёлый эволюционный багаж, запускаемый светом.

Люди приспособлены к дневному свету. При ярком свете люди хорошо видят и имеют развитое цветовое зрение. Но мы плохо видим при тусклом свете и не обладаем такими чувствами, как острый слух или обоняние, чтобы компенсировать это.

Наши ближайшие родственники (шимпанзе, гориллы и орангутаны) также активны в дневное время и спят ночью, что подтверждает точку зрения, что самые ранние люди имели сходное дневное поведение.

Этот образ жизни, вероятно, простирается дальше в нашу эволюционную историю, до самых истоков приматов.

Самые ранние млекопитающие, как правило, были ночными, используя свой небольшой размер и покров темноты, чтобы прятаться от динозавров. Однако удар метеорита, уничтожившего этих грозных рептилий, позволил некоторым выжившим млекопитающим, в частности приматам, эволюционировать в сторону преимущественно дневного образа жизни.

Если мы унаследовали нашу модель дневной активности напрямую от этих ранних приматов, то этот ритм был частью эволюционной истории нашей линии почти 66 миллионов лет.

Это объясняет, почему наши 24-часовые часы так трудно сломать; они так глубоко укоренились в нашей эволюционной истории.

Последовательные улучшения в технологии освещения постепенно освобождали нас от зависимости от дневного света: огонь, свечи, масляные и газовые лампы и, наконец, электрическое освещение. Поэтому теоретически мы можем работать и отдыхать в любое время.

Однако наши когнитивные и физические способности ухудшаются, когда наши внутренние суточные циклы нарушаются, например, из-за недосыпания, сменной работы или смены часовых поясов.

Свет всё ещё меняет нас

За последние 200 лет или около того искусственное освещение помогло (частично) отвязать нас от наших древних циркадных ритмов. Но в последние десятилетия это обернулось ущербом для нашего зрения.

Многие гены, связанные с близорукостью (миопией), стали более распространёнными всего за 25 лет, что является ярким примером быстрых эволюционных изменений в генофонде человека.

И если у вас есть генетическая предрасположенность к миопии, снижение воздействия естественного света (и проведение большего времени при искусственном освещении) увеличивает её вероятность. Эти заметные изменения произошли в течение жизни многих людей.

Свет, без сомнения, продолжит формировать нашу биологию в течение грядущих тысячелетий, но эти долгосрочные эффекты может быть трудно предсказать.