Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
В своей автобиографии Чарльз Дарвин написал: «Я очень рад, что избежал полемики». Фраза выглядит на первый взгляд странно, поскольку принято считать, что без дискуссии наука мертва. Лишь сталкивая гипотезы, взвешивая на весах логики и эксперимента один аргумент за другим, ученые могут понять, действительно ли они приблизились к раскрытию очередной тайны природы или же лишь убедили сами себя в некой правдоподобной иллюзии. Вот только не всякий спор строится так, как описано выше. В публичных дебатах, даже если они ведутся не на телеэкране, а на страницах издания, посвященного науке, оппоненты бывают больше озабочены не поиском истины, а стремлением сохранить лицо и отстоять привычную позицию. Именно о такой полемике, судя по всему, писал великий ученый. Что ж, в приличных научных журналах существуют рецензенты, да и знания самих читателей, по идее, позволят им оценить силу аргументов и догадаться, что автор приукрасил, а о чем умолчал. Когда таких образованных читателей сотни, наивно надеяться, что вашу попытку подменить аргументацию эффектной риторикой не заметят.
Я говорю сейчас о спорах, организованных по правилам науки, подразумевающих равную квалификацию, равный доступ к знаниям, уважение друг к другу и способность признавать ошибки. Приемам лженаучной демагогии я посвятил часть своей предыдущей книги «Ученые скрывают? Мифы XXI века».
Не стоит думать, что гипотеза «витамин D + фолаты» после многих лет споров и экспериментов безоговорочно принята всеми специалистами. И в XXI веке есть ученые, придерживающиеся других позиций, и альтернативные гипотезы продолжают обсуждаться в научной среде.
Оппоненты гипотезы «D+» порой справедливо, а порой и не совсем, указывают на ее слабые стороны (у любой гипотезы они есть). Некоторые из этих изъянов я уже называл.
Был ли рахит серьезной проблемой в древности, мы все-таки не знаем. Многие полагают, что он распространился в Европе и Америке только недавно, после промышленной революции. Если это верно, Английская болезнь не могла влиять на эволюцию наших предков.
Похожие претензии касаются фотораспада фолатов: по мнению некоторых ученых, патологии плода, связанные с дефицитом фолиевой кислоты, встречаются слишком редко, чтобы естественный отбор работал против них.
Живо и мнение, что высокая частота рахита у темнокожих связана не с их биологическими особенностями, а прежде всего с нездоровым образом жизни. Мол, даже на севере за летние месяцы человек при желании получает достаточно ультрафиолета, чтобы запастись витамином D на весь год. Особенно если он правильно питается.
Кое-кто даже задает вопрос: если причина посветления кожи — недостаток витамина, то почему пигмент исчез по всему телу, а не только на тех его частях, которые мы чаще всего подставляем солнечным лучам, например лице и конечностях? 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. 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, 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.
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».
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. 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.
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. Меланин в эпидермисе, не пропуская ультрафиолет в более глубокие слои и защищая кожу от ожогов, обращает вредное действие солнечного излучения в полезное.
В ряде статей Элиас и Уильямс критикуют другие гипотезы, прежде всего мейнстрим «D3 + B9». Исследователи полагают, что у людей, мигрировавших на север, действительно ощущался дефицит витамина D, однако борьба за витамин не сводилась к посветлению кожи. Помимо меланина, в коже существует другой эффективный поглотитель ультрафиолета — транс-урокановая кислота, образующаяся из белка филаггрина. Оказывается, у 8–10% северных европейцев распространена мутация гена филаггрина FLG, при которой в коже содержится меньше этого белка, а следовательно, и транс-урокановой кислоты. У носителей этой мутации, в кожу которых проникает больше ультрафиолета, уровень витамина D в крови выше в среднем на 10%. Эти и другие генетические изменения, связанные с синтезом и метаболизмом D3, обеспечили жителям Севера достаточное количество важного витамина, а вовсе не такой грубый механизм, как ослабление пигментации.
Почему же у жителей Евразии кожа посветлела? Элиас и Уильямс, как и Макинтош, полагают, что у обитателей северных широт в конце ледникового периода, когда вымерли мамонты и прочая мегафауна, ощущался сильный дефицит белка. Кроме того, на севере холодно, и для поддержания температуры тела нужно усиленно питаться. Известно, утверждают авторы, что при хроническом недоедании у детей наблюдается «гипопигментация» — посветление кожи и волос. Синтез меланина, перемещение меланосом в клетки эпидермиса — все это требует энергетических затрат. Вдобавок при шелушении кожи меланин постоянно теряется, а это непозволительная роскошь при плохом питании. Вот вам и простая причина исчезновения меланина — экономия пищевых ресурсов, которые стало возможным направить на более насущные нужды.
Надо сказать, в поздних статьях Элиас и Уильямс признавали, что в высоких широтах посветление кожи все-таки могло быть полезным и для синтеза витамина D, но отводили этому процессу скромную роль.
В течение нескольких лет продолжается полемика сторонников конкурирующих гипотез. Конечно, в барьерной концепции много дыр, . Эта модель не объясняет, почему в ответ на УФ-излучение возникает загар. Противоречит ей то, что темнее всего кожа у людей отнюдь не в самых засушливых областях планеты, а там, где наиболее жесткий ультрафиолет, будь то Мозамбик в Африке или Бугенвиль в Меланезии. Очень веский довод в пользу «классики» «D3 + B9» — корреляция между интенсивностью УФ и цветом кожи. Удастся ли показать подобную связь с уровнем влажности? Сомневаюсь.
Оппоненты не сдаются и выдвигают все новые и новые доводы в поддержку своей концепции.
В 2018 году раздался примиряющий глас. Группа авторов из Великобритании и Австралии, уже известных нам по исследованиям генетики метаболизма фолатов, попыталась объединить все лучшее, что есть в конкурирующих моделях. По большому счету гипотеза «D3 + B9» и барьерная концепция не противоречат друг другу. Более того, и фолиевая кислота, и витамин D могут участвовать во многих процессах, включая и антимикробную защиту, и регуляцию проницаемости кожи, и адаптацию к жаре или холоду, и даже само образование кожного пигмента. Так, фолаты регулируют продукцию тетрагидробиоптерина, а это вещество необходимо для синтеза меланина. Получается, что меланин защищает фолиевую кислоту от распада, а фолаты влияют на кожную пигментацию. Вдобавок тетрагидробиоптерин играет роль в расширении сосудов, а это — реакция на перегрев, позволяющая эффективнее охлаждаться. По некоторым данным, витамин D может участвовать как в формировании жировой ткани, так и в ее переработке с выделением тепла — а это важно, чтобы не замерзнуть в высоких широтах. Видите, как все взаимосвязано?
В сумме у авторов новой модели получается, что в ходе эволюции цвет кожи подстраивался под ультрафиолет, чтобы регулировать уровень фолатов и витамина D, а те уже, в свою очередь, и защищали ДНК в клетках кожи от повреждений, и укрепляли кожный барьер, и усиливали антимикробную защиту, и помогали, когда нужно, согреться или охладиться и т.д. Помимо этого, посветление кожи на севере, конечно, могло давать дополнительные выгоды благодаря высвободившейся энергии и экономии пищевых ресурсов. Параллельно с изменением цвета кожи происходили другие генетические перестройки, нацеленные на то, чтобы и фолаты, и витамин D работали в организме максимально эффективно. Как видите, тут соединены и витаминная гипотеза, и барьерная, и микробная, и ряд других.
Неужели от конкуренции гипотез ученые перешли к их синтезу? Пока что Элиас и Уильямс непримиримы и в ответной статье продолжают беспощадно громить оппонентов. Похоже, ждать от них милости в ближайшее время не придется, так что жарким спорам быть. Во имя науки, конечно же.
Войти с помощью соц. сетей: