第1个回答 2010-04-23
在灵长类中，只有人类的体表几乎没有被毛，而且还演化出各种肤色。地理学家与人类学家早就知道，各地原住民的肤色分布并不随机：黑皮肤的人往往生活在接近赤道的地方，淡色皮肤的人，则接近南北极。
多年来，解释肤色分布的主流理论是，黑皮肤是为了对抗皮肤癌而演化出来的。但是，一连串的发现让科学家以新的眼光来了解人类肤色变异的演化基础。最新的流行病学与生理学证据，令科学家们想到：人类肤色的全球分布模式是天择的产物，因为阳光中的紫外线辐射会影响某些营养素，而那些营养素是生殖成败的关键。
肤色的演化与脱毛的演化相关，为了了解这两个过程，必须回到人类自然史的早期阶段。人类至少在700万年前就已经演化成独立的猿类支系，人类的始祖就是在那时与最亲近的亲戚黑猩猩分家的。因为从那时起，黑猩猩变化得不多，与人类不同，它们可以当作模型，藉以想像人类最早的形态与生理。黑猩猩的肤色很淡，身体大部分都有毛发覆盖。幼年的黑猩猩，面孔、手、脚都是粉红色的，这些部位在它们长大后，因为晒多了阳光，会布满雀斑或变成黑色。我们几乎可以确定，人类皮肤的颜色一开始也是淡的，而且也有毛发覆盖；要是毛发脱落了，肤色就会改变。于是，问题产生了：人类是什么时候抖落一身毛发的？
古人类的骨架是我们想像祖先体形与生活方式的材料，例如著名的“露西”（她是320万年前的古人类遗骸）。露西及其他约300万年前的人科动物，与今日生活在非洲辽阔草原上的灵长类的日常活动似乎很类似。他们也许每天大部分时间都在觅食，在方圆约5公里的范围内活动，然后才回到安全的树上安歇。
但从160万年前的考古发现，科学家找到了证据：这个模式发生了巨大的变化。从著名的“特卡纳男孩”骨架看来，他们是腿很长的两足行走动物，大概习惯走很长的距离。这些比较活跃的早期人类，若想身体保持冷却、避免大脑过热，可是个大问题。英国利物浦约翰摩尔大学的惠勒证明过，要是增加体表的汗腺数量、减少体表的毛发，这个问题就解决了。而人类的早期成员一旦丧失了体毛，就得面对一个挑战：保护皮肤不受阳光（尤其是紫外线）伤害。
皮肤黑不只是为了保护皮肤
黑猩猩体表无毛的部位，皮肤中有黑色素细胞，一旦暴露在紫外线之下就能合成黑褐色的黑色素。人类大部分体毛脱落后，皮肤制造黑色素的能力就有了新的意义。黑色素是自然的防晒剂：它是大型有机分子，以物理与化学方式滤掉紫外线辐射的有害影响；它能吸收紫外线，冲消它们的能量，还能中和叫作“自由基”的有害化学物，那是皮肤遭到紫外线破坏后出现的。
人类学家与生物学家通常是这么推论的：热带族群的皮肤里，黑色素浓度很高，因为黑色素能保护他们不会得皮肤癌。举例来说，美国加州大学旧金山分校的克利佛证明过，由于黑色素细胞遭阳光破坏而得了着色性干皮病的病人，容易罹患鳞状上皮细胞癌与基底细胞癌，这两种癌症通常很容易治疗。更能致命的是恶性黑瘤，但却较少见（在皮肤癌患者中只占4％），而且只有肤色浅的人才容易得。但是皮肤癌通常很晚发作，大部分病人都是进入生殖期后才得的，因此皮肤癌不可能造成足够的演化压力。较黑的肤色不可能只是为了保护皮肤而演化出来的。于是，科学家开始追问：黑色素究竟在人类演化史上扮演了什么角色？
叶酸的秘密
1991年，生物学家雅布隆斯基无意中读到了美国佛蒙特大学与路易维尔大学的布蓝达与伊顿在1978年发表的一篇论文，指出肤色淡的人要是暴露在强烈的阳光下，血液中叶酸（一种人体必需的维生素B）的浓度，就会低到不正常的程度。他们也发现，要是将人类血清暴露在同样的条件下，一小时后叶酸浓度就会下降一半。
上世纪80年代结束前，西澳大学的史坦利与鲍尔已经证明：怀孕妇女要是缺乏叶酸，胎儿神经管发生缺陷的风险就会上升，例如脊柱裂（因为脊椎弓无法闭合，不能包围脊髓）。此后，世界上许多研究团队都证实了这个关联，于是许多地方开始在食物中添加叶酸，并教育妇女叶酸的重要性。
然后，生物学家很快就发现，叶酸不只能防止神经管缺陷，在许多其他的过程中，它也是必需的营养素。由于细胞分裂时，叶酸是合成DNA的必要因子，任何涉及细胞快速增殖的过程都需要叶酸，例如制造精子。要是以化学方法使雄性大鼠与小鼠体内缺乏叶酸，它们制造精子的机制就不能正常运作，因而丧失生殖能力。没有人以人类做过类似实验，但是荷兰奈美根大学医学中心的翁伟义与同事最近报告：生育能力有问题的男性，要是服用叶酸，精子数量会增加。
这类观察使科学家假设：黑色皮肤演化出来，是为了保护体内的叶酸存量。阿根廷小儿科医师拉朋齐纳在1996年发表的一篇论文提到，他所照顾的三位年轻产妇都非常健康，只是三人在怀孕初期曾经使用太阳灯床做日光浴，于是都产下了神经管有缺陷的婴儿。人们过去只知道紫外线辐射对DNA有害，会造成皮肤癌，现在紫外线会分解叶酸的证据，使我们对紫外线的害处有了更完整的了解。
人群迁徙与肤色变化
智人（现代人）最早的成员是10万至12万年前在非洲演化出来的，他们适应赤道附近的紫外线与炎热条件，已经演化出黑色皮肤。不过，现代人一旦开始迁出热带，就会进入整年紫外线辐射量都大幅降低的环境。在这类条件下，他们皮肤里高浓度的天然防晒剂，也许反而有碍健康。黑色皮肤中含有高浓度的黑色素，只有极少量的紫外线辐射能够穿透皮肤，尤其是波长较短的紫外线B（UVB）。虽然UVB对皮肤的影响大部分都是有害的，这种射线却能执行一种不可或缺的功能：促成维生素D在皮肤中形成。黑色皮肤的人生活在热带地区，通常整年都能接收足够的紫外线辐射，因此有足够的UVB穿透皮肤，制造维生素D。到了热带以外的地区就不是这样了。在演化过程中，解决方案就是让居住在高纬度的人丧失皮肤中的黑色素。
在各地居住了数千年的族群，都已适应了当地的阳光条件，肤色容许制造足够的维生素D，又能保护体内的叶酸。新近移民的肤色，还需要演化几千年才赶得上，因此肤色淡的人得皮肤癌的风险会上升，而肤色黑的人有缺乏维生素D之虞。
谁能产生足够的维生素D
根据美国科罗拉多大学韦瑟黑德博士收集的1978年到1993年地球表面紫外线辐射的数据，几位科学家制作了地球紫外线辐射的分布图，并以制造维生素D所需的UVB量划分区域。在这张图中，生活在热带的族群，整年都能从阳光中接收足够的紫外线，制造维生素D；但生活在较高纬度的人就无法接收到足够的紫外线。住在温带的人一年有一个月得不到足够的紫外线；生活在接近南北极的人，一年中大部分时间里都得不到足够的紫外线。另一张图是根据紫外线强度预测的居民肤色。从这张图发现，在过去的旧世界里，原住民的肤色与预测值很接近。而新世界（即美洲）里的移民，肤色一般都比预测值淡，也许那是因为他们都是新移民，再加上食物等因素造成的。
科学家发现地球表面可以分成三个“维生素D区”：一个是热带，一个是亚热带与温带，最后一个是南北纬45度的绕极区。在第一区里，全年都有充足的UVB，人类终年都有足够的机会制造维生素D；在第二区，全年至少有一个月没有足够的UVB；在第三区，全年的平均UVB辐射量，不足以合成维生素D。这个分布可以解释，为什么热带原住民通常都有黑皮肤，而亚热带与温带的原住民肤色比较淡，但是会晒黑，居住在接近两极的原住民肤色则非常淡，又容易晒伤。
这个研究最有趣的一面，是那些肤色不怎么符合预测的族群。阿拉斯加与加拿大北部的因纽特人就是一个例子。他们的肤色比起当地人深些。这也许是两个因素造成的：第一，在这些气候区里，他们是相当晚迁的居民，大约5000年前才迁入。第二，因纽特人的传统饮食，都是维生素D含量极高的食物，特别是鱼与海洋哺乳类。这种富含维生素D的食物，抵消了皮肤在高纬度地区合成维生素D的困难，使他们能够保持比较深的肤色。
为什么女性更白
科学家对各地人群合成维生素D的潜力所做的分析，使人们了解与人类肤色相关的另一个特点：所有族群中的女性，肤色通常都比男性淡（数据显示，女性肤色往往比男性淡3％至4％）。大多数人都辩称，这个现象源自性别：男性偏爱肤色淡的女性。但最新研究认为，虽然这可能不无道理，却不是造成性别差异的初始理由。女性在有生殖力的时候，比男性更需要钙质，特别是在怀孕期与哺乳期，她们必须充分利用食物中的钙质。
因此，科学家认为，女性的肤色往往比男性淡，是为了让更多UVB穿透皮肤，提升她们制造维生素D的能力。在紫外线辐射量较高的地区，女性的确受到严酷的天择压力，她们的皮肤一方面需要色素保护，另一方面又得兼顾制造维生素D的能力。