黑色吸熱,那為什麼非洲本來就熱,非洲人還要進化成黑色皮膚呢?

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有趣的問題。

黑色吸熱快是在陽光下吸熱快,在陰涼處黑色散熱也快。不過,人的膚色變化和熱無關,而是和紫外線有關。作為黃種人,我們的膚色變化是最極端的,既可以變得比白人還白,也可以變得和黑人差不太多,而引發我們自己膚色變化的因素是紫外線,而防曬產品也不是防熱,而是防止我們被紫外線曬傷,同時也保護膚色不因紫外線而發生變化。

圖示:夏日紫外線,讓長期呆在戶外的黃種人很容易就變成黑色的黃種人。

  • 為什麼紫外線會讓我們變黑?因為它對人體有害,黑是身體的自我保護。

圖示:電磁波譜圖,知道X射線有害,就容易理解紫外線為何也有害。


比紫外線能量更高的電磁波,就是醫院裡用來檢查身體的X射線了,X射線能致癌就是因為它的能量高,而且可以穿透我們的身體。但紫外線雖然不能穿透我們的身體,但也已經能夠穿透我們無防護的皮膚,深入真皮細胞造成損傷。太陽大量釋放紫外線,生活在陸地上的生命都需要找到應對它的辦法。

圖示:太陽釋放的紫外線。能量特別高的紫外線C和D,被臭氧層阻擋,這是生命能生活在地面的基礎,否則我們可能全都會被太陽曬死。紫外線B(UVB)和紫外線A(UVA),會傷害我們裸露的皮膚。


紫外線是一種短波電磁輻射,能量較高,可以穿透裸露的皮膚直接傷害細胞中的DNA,引起基因突變,可能導致惡性皮膚癌,紫外線還能分解血液中的葉酸,葉酸濃度降低,對孕婦來說非常危險,這可能導致她們生下脊柱裂、無腦兒等神經系統發生嚴重發育問題的孩子,此外紫外線也能誘發腎臟病等健康問題。


總之,對生活在陸地上的動物來說,紫外線具有潛在傷害能力,但哺乳動物和鳥類擁有的毛髮和羽毛,能反射紫外線,防止紫外線帶來的損傷,所以它們不需要在額外想辦法對抗紫外線。但人類在進化的過程中則失去了濃密的體毛,在所有靈長類動物中,只有人類失去了濃密的體毛,從此我們的皮膚幾乎裸露在了太陽下,如果不想點辦法來對抗紫外線,那我們自己就成了文學作品中的見不得陽光的吸血鬼了,老祖先在進化的過程中,”想出來“的辦法則是進化出一種生產黑色素的皮膚細胞,黑色素這種分子能夠有效地屏蔽紫外線,防止它的傷害。所以,其它動物有毛,我們則有素。

圖示:毛髮和黑色素都能保護動物免遭紫外線損傷,而那些下了水不上岸的哺乳動物以及主要生活在地道中的哺乳動物,由於不再需要毛髮的保護,它們也就和人類一樣脫去了毛髮。

  • 我們為什麼會失去體毛?因為祖先用超長距離奔跑的能力狩獵

進化生物學家們認為,人類的先祖大約在160萬年前脫去體毛,這一過程與人類奔跑能力的進步是同步發生的,同時在這個時候開始人類先祖開始進入肉食時代,在沒有尖牙利爪和傑出的短跑能力的情況下,我們的祖先依靠長跑和太陽來狩獵,我們用馬拉松般的長跑讓那些被我們追逐的動物中暑而死。別笑,2007年,哈佛大學和猶他大學的兩位科學家Daniel E. Lieberman和Dennis M. Bramble證明,在高溫乾燥的環境中,馬拉松運動員能跑贏賽馬,當然是在長途奔跑中。就是因為我們脫去了體毛,還擁有發達的汗腺。

圖示:長跑是人類進化過程中獲得的關鍵能力


長跑改變了我們的體型,給予了我們無毛的皮膚,發達的汗腺,但同時也讓我們的祖先需要找到避免紫外線傷害的辦法,因為長跑狩獵的辦法主要適用於非洲草原上的酷暑環境,利用我們無毛和汗腺帶來的超強散熱優勢,讓被我們追逐的動物中暑而死,或由於體溫過熱不得不停下休息。但與此同時我們無毛的皮膚也讓自己暴露在赤道強烈的紫外線中,要防止上面提到的紫外線損傷,我們的祖先進化出了黑色素細胞。


最後有必要補充一句,黑人不止非洲有。

黑人不止非洲有,非洲也不止有黑人。

圖示:世界原住民膚色地圖

這裡的原住民是說在沒有人的時代,最初到達該地並駐留在該地的人群,不包括後來因為奴隸販賣、殖民、移民等因素而去的外來者的膚色。圖中央顯示的非洲,非洲膚色最深的人正好呆在赤道附近,隨著遠離赤道,膚色開始變淺。除了非洲外,澳大利亞(地圖右下角)原住民的膚色也很黑,雖然現在澳大利亞的白人很多,但由於他們是殖民者,不被統計在內,所以在這張地圖上澳大利亞全被黑色佔據,只在最下方的角落裡存在一些膚色稍微淺一點的棕色人種。



全世界原住民的膚色,基本能用全球各緯度紫外線強度來進行解釋。

圖示:全球各緯度年均紫外線強度分佈圖,把這張圖和上一張原住民膚色圖對照看,就能體會到膚色和紫外線強度間的關係


隨著人類遷徙到紫外線弱的地區,膚色就開始變淺,甚至近乎於無,嚴格來說白種人壓根不白,他們只是缺乏色素。至於為什麼缺乏紫外線的地區會發生膚色變淺這樣的進化,原因在於紫外線也不是隻有害處沒有一點益處,事實上紫外線能幫助我們的身體合成維生素D,而維生素D對人類骨骼發育非常重要,嚴重缺乏維生素D,足以讓新生兒和兒童死亡。所以,到了缺乏紫外線地方,膚色黑反倒成為生存劣勢。當然,現在通過人為補充維生素D或攝入富含維生素D的食物,可以解決這個問題。

圖示:由於紫外線強度是漸變的,所以分佈在全球各地的原住民們的膚色也呈現明顯的漸變,人類的膚色是生物適應環境和人類進化的證據之一。



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